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关键词： 光纤传感器   物联网技术   中继节点选择   网络吞吐量   光纤信噪比  

摘要： 中继节点是传感物联网通信的中转中心,其选择的合理性对保证物联网通信稳定和信息吞吐量具有重要意义。提出基于光纤的传感物联网吞吐量最大化中继节点选择方法。构建传感物联网模型,在平面中任意布局节点,利用所在点数据整合全部节点,在目标光纤传感器基站中找出主瓣,识别光源节点传输的信号。计算节点能量平均数,在自适应状态中将能量的分母最小化。在候选节点选取可将已知的光信道状态完整传输给其他节点的中继节点,基于统计独立分布获得系统平均接收信噪比,选择光纤传感器天线完成吞吐量最大化中继节点选择。仿真结果表明,所提方法在节点数量为22时的中断概率趋近于0;在光源节点功率30 dBm时,网络吞吐率达到98%。

摘要： 电动汽车、智能电网、高速列车等新兴工业应用的快速发展,对高精度的电流传感器提出了更高要求.与传统电流传感器相比,基于量子效应的传感装置可以利用量子态操控技术来提高测量的精度.这些优势使得基于量子效应的电流传感器在各种应用中具有广泛的应用前景.

关键词： 注入-产出剖面解释   分布式光纤温度传感(DTS)技术   多相流井筒温度分布模型   PSO-LM反演算法  

摘要： 近年来,随着分布式光纤温度传感(DTS)技术的快速发展,由于其对井干扰小、施工方便、能实时提供准确且连续的温度数据等优势,越来越多的被应用于井下的动态监测中.然而,实际应用中DTS数据量巨大且复杂,如何分析数据和用其解释井下的流量剖面及生产动态仍是一项巨大挑战.为此,本文基于井筒与地层间的传热机理,建立了多相流井筒温度分布模型,分析了不同影响因素下井筒的温度曲线响应特征.对实测DTS数据进行分析,建立基于井筒温度分布模型的拟合评价目标函数,用L-M(Levenberg-Marquarelt算法)和Sqp-legacy(Sequential quadratic programming-legacy,顺序二次规划遗传算法)两种算法进行反演后,将PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群优化算法)与两种算法结合,对比两组组合算法的反演误差后选用PSO-LM算法,PSO-LM算法既具有PSO算法的随机性也具有L-M算法的高效性.然后对两口实测井进行解释,误差结果表明PSO-LM算法的精度较高,满足实际应用,验证了反演解释模型的正确性和可靠性.

关键词： 时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)   航天相机   地面检测系统   采集卡  

摘要： 针对多光谱时间延迟积分电荷耦合器件(Time Delay Integration Charge Coupled Devices,TDICCD)航天相机的产品研发,提出快视一体化地面检测系统的设计方案,并依托项目实现该设计方案。设计包括主机系统搭建、CXP(CoaXPress)高带宽数传采集卡、测控采集卡、图采测控上位机、光电参数测试、非均匀性校正以及刷新芯片重注等实现。采用一体化设计,所有软硬件全部集成于地检主机系统,方便携带和使用。采用模块化设计方法,使用通用的主机接口,实现多种采集卡在不同主机系统之间交叉使用;使用通用的数据传输接口、RS-422传输接口,使得采集卡不仅适用于本相机的接口协议,也能在修改现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)代码后适用于其他相机。经验证,该地面检测系统能有效完成多光谱TDICCD航天相机的功能测试、光电参数性能测试的要求,为项目顺利进行提供有力保障。

关键词： 光纤放大器   少模掺铒光纤   少模放大器   模分复用系统  

摘要： 对于模分复用系统,结合高模式增益和宽带宽增益特性的少模掺铒光纤(FM-EDF)放大器具有较高的应用价值。利用改进的化学气相沉积法(MCVD)结合溶液法制备了一种新型FM-EDF。该FM-EDF在976 nm和1 530 nm处的吸收系数分别为10.6 dB/m和35.0 dB/m;由COMSOL软件中有限元差分模块理论计算可得,其可支持10个空间模式(LP_(01)、LP_(11a/b)、LP_(21a/b)、LP_(02)、LP_(31a/b)以及LP_(12a/b)模式)的光传输。基于该FM-EDF搭建了全光纤放大系统并对其光模式放大特性进行了实验研究,研究结果表明,该光放大系统在40 nm带宽(1 525~1 565 nm)范围内获得10个模式的增益均大于17.0 dB,且差分模式增益均小于0.5 dB。因此,FM-EDF放大技术在模分复用系统中的广泛应用可进一步扩展光纤通信容量,具有重要的实际应用意义。

关键词： 分布式声传感   半导体光放大器   光纤环形激光器   外差探测   光纤传感  

摘要： 为了降低传统分布式声学传感器(DAS)系统复杂度并提高信噪比(SNR),提出了一种基于半导体光放大器的光纤环形激光器(SOA-FRL)的DAS系统。该系统用SOA-FRL取代了传统的DAS系统中的窄线宽激光器和脉冲调制器,实现了高稳定的光脉冲输出;采用双脉冲外差探测方法,实现了精确的声信号探测和声源定位。实验结果表明:在频率为1 kHz、幅值为1.14 rad的声信号作用下,所提系统的解调SNR高达38.25 dB,空间分辨率为12 m。

关键词： 液压支柱   损伤检测   模块设计   超声波  

摘要： 为提高液压支柱的损伤检测效率,避免漏检问题,提出一种基于超声波的损伤检测系统设计。系统以三轴控制系统为控制核心,结合信号检测模块、主探伤模块、运动控制模块、预处理模块等有效地实现液压支柱检测的螺旋扫描式检测。超声探头的进给运动由滚珠丝杠、轴向定位导轨、滚筒支撑机构等实现,便于管道损伤位置的精准查找和定位。各功能模块中的机械结构协同运行,自动化程度高,能够有效解决常规定点测量方式的不足。

关键词： 大数据环境   电力光纤通信网络   脆弱节点   动态挖掘方法   挖掘模型  

摘要： 电力光纤通信网络脆弱节点受到外界影响或系统干扰时,会导致线路元件的相继故障,缩减网络的使用寿命,为此提出基于数据驱动的电力光纤通信网络脆弱节点动态挖掘方法。首先在大数据环境下剔除网络中的冗余节点,并根据剔除结果交换节点信息,确定通信网络脆弱节点位置连接后,获取通信网络的异常范围;再依据划分出的通信异常范围提取该区域中的节点脆弱性能特征,建立脆弱节点挖掘模型;最后依据该模型挖掘出通信网络中的脆弱节点,实现电力光纤通信网络脆弱节点动态挖掘。实验结果表明,利用该方法开展通信网络脆弱节点挖掘时,节点挖掘精度平均值为98%,网络传输时延最小值为19 ms,节点挖掘消耗时间为0.42 s,节点覆盖程度为96.88%,通信网络脆弱节点挖掘性能较好。

关键词： 高压电缆   实时检测系统   高次谐波   健康指数  

摘要： 针对城市隧道电缆长期使用过程中会出现各种故障的问题,设计实时检测隧道电缆运行状态的系统。设备采用定点安装的方式,定时采集所检测隧道电缆的高次谐波,通过小波分析将各次谐波进行分解重组,最终得出各次谐波特征值(谐波含有量)。将处理后的数据输入专家数据库进行对比以判断电缆是否发生故障并得出其健康指数。定时采集得出的数据会被存储,供管理人员查看与了解电缆运行状态以及时排除安全隐患。该系统有助于保障城市用电安全,减少因电缆故障造成的城市断电事件以及安全事故的发生。

关键词： 深地探测   重力梯度   光纤角加速度计  

摘要： 发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速度计进行精密传感.本文设计了重力梯度原型样机,并利用ANSYS有限元仿真论证了其可行性与稳定性,在此基础上对光纤重力梯度原型样机进行了长达14天的连续静态测试,得到角加速度测量本底噪声低于3×10^(-10)rad·s^(-2)·Hz^(-1/2),对应重力梯度测量噪声达0.68 E·Hz^(-1/2).基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量没有对传感单元一致性的要求,无需复杂的环境控制与辅助设备,测试结果展现了其高灵敏度特性以及应用于深地探测的巨大潜力.