论文摘要
公路是一个国家经济建设发展的血脉,在国民经济发展中占有重要的作用。在地下煤炭资源的采动过程中,会对位于采动区上方公路造成不良影响,对公路进行结构健康监测十分重要。本文围绕BOTDA(Brillouin optical time-domain analysis)传感系统在公路变形监测中存在的误差,基于室内实验和理论计算,分析了仪器本身和监测方法对数据质量的影响,以降低数据噪声和增强仪器性能为目标,提出了基于空间域和频域的BOTDA传感图像滤波方法,并开展了采动区公路的全分布式光纤应变监测实验。论文的主要研究内容和结论如下:(1)设计了的一种定长拉伸装置,对由BOTDA传感器本身的参数设置引起的对布里渊频移解调精度、定位精度、事件范围识别精度和事件量化精度的影响进行研究。实验结果表明:a).脉冲宽度的提高,即降低空间分辨率,可以提高数据质量,但当空间分辨率大于事件范围时,会放大测量事件的范围,降低定位精度且减小应变值;b).平均次数的增加可以同时提高布里渊频移精度、事件定位和范围精度、事件量化精度,其中频移精度与平均次数之间符合ExpAssoc模型关系,当平均次数提高到一定数量,继续增加平均次数,解调精度的增幅逐渐减小;c).扫频范围应尽量保证频谱对称且扫频范围以1.0倍线宽向两侧取值,这样可以降低布里渊频移误差;d).频率步长的增加,会降低解调精度。(2)理论分析了布设方法、光缆类型和施工工艺对测量精度的影响。阐述了埋设式和外贴式两种布设方式由于应变传递带来的误差,同时测试得到了高精度应变测试专用光缆和低模态应变感测光缆的传感特性。此外,通过理论计算,表明在光缆铺设过程中,局部的弯曲半径应大于临界弯曲半径43mm,有助于避免由弯曲引起的信号损耗,并且需要注意减少光纤连接带来的损耗。(3)以降低数据噪声和提高仪器性能为目标,提出了基于空间域的Kuwahara滤波和基于频域的自适应约束最小二乘方滤波。实验结果表明:Kuwahara滤波可以将信噪比提高6.7dB,布里渊频移误差平均减小0.58MHz;自适应约束最小二乘方滤波可以将信噪比提高12.2dB,温度精度提高1.3℃,并且无需复杂耗时的参数选取过程。(4)以南屯煤矿33上04工作面上方的西故下村中路为监测对象,利用室内实验得到的结论,设计了公路应变监测的实验方案,通过实验得到了公路在工作面推进过程中变形和应变变化特征。实验结果表明:拉伸区域监测公路的变形值最大,拉伸应变峰值出现在裂缝周围处;压缩区域监测路段的变形值较小,既有拉伸变形也有压缩变形,公路各点处拉伸应变与压缩应变交替进行。在压缩区域公路表现出不同的应变变化方式:位于工作面外侧的监测段在裂缝处,表现为压缩应变,裂缝两端为拉伸应变;位于工作面内侧的监测段,地表的压缩使得路面隆起,引起相邻切割缝间路段的拉伸应变。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 孟彦杰
导师: 查剑锋
关键词: 全分布式光纤传感,布里渊光时域分析技术,变形监测,误差分析
来源: 中国矿业大学
年度: 2019
分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑
专业: 矿业工程,公路与水路运输
单位: 中国矿业大学
分类号: U418;TD325.4
总页数: 108
文件大小: 13236K
下载量: 120
相关论文文献
- [1].尼龙紧包光纤的布里渊频移和温度监测研究[J]. 光通信技术 2017(11)
- [2].紧包光纤的布里渊频移和应变测量研究[J]. 光通信技术 2018(04)
- [3].基于光纤环形腔结构的布里渊频移器设计[J]. 光学学报 2016(12)
- [4].基于单斜坡法的光电复合海缆温度、应变快速测量方法[J]. 电力自动化设备 2020(05)
- [5].分布式光纤温度传感系统的布里渊频移提取方法[J]. 激光与光电子学进展 2019(17)
- [6].可调谐多倍布里渊频移间隔多波长光纤激光器[J]. 中国激光 2018(05)
- [7].频移间隔可切换的MWBEFL输出特性研究[J]. 光通信技术 2018(07)
- [8].基于瑞利散射的单端BOTDA系统温度特性研究[J]. 半导体光电 2017(04)
- [9].分布式光纤传感技术在涠洲岛跨海联网工程中的应用研究[J]. 科技和产业 2020(05)
- [10].BOTDA传感系统的布里渊频移提取方法研究进展[J]. 半导体光电 2017(05)
- [11].一种新颖的基于AFMLF的双倍布里渊频移间隔的MWBEL[J]. 半导体光电 2014(05)
- [12].一种布里渊频移提取算法的最佳小波阈值去噪方案[J]. 半导体光电 2018(03)
- [13].基于自发布里渊散射的双路分布式光纤传感器设计与实现[J]. 中国光学与应用光学 2009(01)
- [14].一种新型瑞利BOTDA系统的研究[J]. 红外与激光工程 2017(01)
- [15].基于BOTDA的分布式光纤传感技术研究进展[J]. 光通信研究 2010(04)
- [16].基于分布式光纤传感的输电线路温度和应变快速测量方法[J]. 高电压技术 2020(09)
- [17].基于布里渊散射的分布式光纤传感器的发展[J]. 信息技术与信息化 2009(03)
- [18].基于布里渊散射的海洋温度和盐度的反演[J]. 鱼雷技术 2014(04)
- [19].1064nm红外激光大气布里渊频移量模型[J]. 光学技术 2009(01)
- [20].掺杂和结构对光纤中去极化型声波导布里渊散射频移与散射效率的影响[J]. 光子学报 2015(05)
- [21].布里渊频移响应特性及其灵敏度调制方法研究[J]. 压电与声光 2014(05)
- [22].基于光纤光栅的微波扫描单边带调制法测量光纤布里渊散射特性[J]. 中国激光 2012(01)
- [23].一种基于BOTDA的分布式输油管线泄露检测技术[J]. 光通信技术 2012(08)
- [24].基于改进二次多项式拟合的布里渊频移快速高精度提取算法[J]. 光谱学与光谱分析 2020(03)
- [25].采场覆岩垮落形态与演化的分布式光纤检测试验研究[J]. 中国矿业大学学报 2018(06)
- [26].布里渊光时域分析传感器扰偏性能研究[J]. 科学技术与工程 2016(31)
- [27].基于布里渊后向散射的海水温度与盐度同步测量研究[J]. 光学学报 2008(08)
- [28].边坡监测中的应用新型技术探讨[J]. 江西建材 2012(06)
- [29].波长间隔为20 GHz的多波长布里渊光纤激光器[J]. 激光与红外 2016(08)
- [30].受激布里渊散射对光纤的影响分析[J]. 重庆师范大学学报(自然科学版) 2011(05)
标签:全分布式光纤传感论文; 布里渊光时域分析技术论文; 变形监测论文; 误差分析论文;