摘要:为提升多股碳纤维导线的质量,研究基于高精度温度传感器的多股碳纤维导线潜伏性缺陷检测方法。 利用布里渊光时域反射技术设计高精度温度传感器,并将单根光纤植入多股碳纤维导线中,通过注入窄谱光源来实现温度采集。 采用外差检测法对窄谱光源进行处理,获取多股碳纤维导线的温度采集结果。 采用平均处理方法滤除温度数据内部的噪声。 基于滤波后的温度数据,建立多股碳纤维导线的温度场逆问题模型,并利用牛顿迭代法对模型进行求解,从而得到多股碳纤维导线的热导率。实验证明,该方法能够有效地采集多股碳纤维导线的温度,并成功滤除 99%的内部噪声。 检测无缺陷多股碳纤维导线的热导率是 235 W/ m·k,基于此,该方法也能够根据与无缺陷导线的热导率的差异有效地检测导线的潜伏性缺陷。 值得注意的是,当导线的负荷电流增加时,该方法的潜伏性缺陷检测效果更佳。

摘要:针对布里渊光时域分析仪(BOTDA)存在的信号噪声问题,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解联合小波阈值(CEEMDAN-WT)的降噪方法。 首先,分析了 CEEMDAN-WT 算法降噪原理,基于微波扫频测量原理建立了 BOTDA 信号解调模型,通过仿真研究验证了 CEEMDAN-WT 方法可有效去除信号中的随机噪声。 其次,搭建了 BOTDA 测温系统,在不同传感距离和不同空间分辨率下进行了降噪效果实验验证。 结果表明,在 30 km 的传感距离和 2 m 的空间分辨率下,CEEMDAN-WT 方法将光纤末端的信噪比提升了 8. 89 dB。 研究证明,CEEMDAN-WT 方法可为 BOTDA 信噪比提升提供一种有效方案。

摘要:基于短时傅里叶变换（short time Fourier transform, STFT）算法的布里渊光时域反射仪（Brillouin optical time domain reflectometer, BOTDR）可实现快速温度检测，但存在频率泄漏和栅栏效应，导致测温精度较差。针对上述问题，在搭建STFTBOTDR测温系统的基础上，通过窗函数和运算点数优化，抑制了STFT算法所引发的频率泄漏，实现了STFTBOTDR测温精度提升。实验中设置时域窗口长度为16 m，窗口滑动步进为05 m，对比了不同窗函数与运算点数下的测量精度。结果表明，当采用汉宁窗且运算点数为1 024时，可实现96 km光纤末端温度变化的准确检测与定位，误差为1012℃；测量精度为±25 MHz。而未采用窗函数时测量精度为±125 MHz，无法实现温度变化准确测量。研究结果为STFTBOTDR温度检测系统精度优化提供了借鉴。