基于时频特征的光纤周界振动信号识别

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振动光纤.doc

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周界报警——振动光纤伴随光纤通讯技术的成熟,光纤传感技术在近十几年得到突飞猛进的发展。

周界报警设备也出现了多中产品。

北京三安古德科技发展有限公司针对振动光纤的原理、特点优势等信息做详细阐述。

作为光纤传感器的一个重要组成部分,基于干涉技术的测量已经得到很大的关注,以光波波长为单位测量光程差,其测量精度之高是其他测量方法所无法比拟的。

环形干涉光纤传感器凭借其高灵敏度已经在光纤陀螺方面得到了成功的应用。

随着光通信技术在现代社会的高速的发展,光通信中的一些技术逐渐为传感领域中的应用提供了技术平台,基于光的传感技术就是其中之一。

以光通信技术为基础的光纤传感器正成为传感器研究领域中的又一大热点。

光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一种新型传感器,与以电为基础的传感器相比,它是用光而不是用电来作为敏感信息的载体;用光纤而不是利用导线来作为传递敏感信息的媒质。

光纤传感器是利用光在不同的物理状态下,在光纤中传播起的光的干涉、衍射、偏振、反射、等物理特征的变化,进行各种物理量的测量装置。

光纤传感器一般是由光源、接口、光导纤维、光调制机构、光电探测器和信号处理系统等部分组成。

来自光源的光线,通过接口进入光纤,然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息,最后利用微处理器进行信息处理。

产品特点●电绝缘。

由于光纤本身是电绝缘的,敏感元件也可用电绝缘材料制作,因此具有良好的电绝缘性能,特别适合于高压供电系统。

●抗电磁场干扰。

这是光纤测量及其光纤传感器的及其独特的性能特征,因此光纤传感器特别适用于高压大电流、强磁场噪声、强辐射等恶劣环境中、能解决许多传统传感器无法解决的问题。

●非侵入性。

由于传感头可以做成电绝缘的,而且其体积可以做的很小(最小可以做成稍大于光纤的芯径),因此,它对电磁场是非入侵式的,对被测场不产生干扰。

这对于弱电磁场及小管道内流速、流量等的检测特别具有实用价值。

●高灵敏度。

高灵敏度是光学测量的优点之一。

油气储运工程振动光缆周界入侵报警系统技术规格书

油气储运工程振动光缆周界入侵报警系统技术规格书

油气储运工程振动光缆周界入侵报警系统技术规格书一、引言本技术规格书旨在对油气储运工程振动光缆周界入侵报警系统进行详细描述和规范,以确保系统设计、安装和运行的可靠性和有效性。

本规格书适用于油气储运工程中的振动光缆周界入侵报警系统。

二、系统概述振动光缆周界入侵报警系统是一种基于振动光纤技术的安全防护系统,用于监测管道、设备和设施周围的入侵行为。

该系统通过布置在油气储运工程周边的振动光缆,实时检测并报警任何非法入侵行为,以保障工程的安全运行。

三、功能要求3.1 检测功能1)实时监测:系统能够实时监测振动光缆上的任何异常振动,并能及时发出报警信号。

2)高灵敏度:系统能够对微弱振动进行高精度检测,并区分正常振动与异常入侵振动。

3)多点检测:系统能够同时监测多个位置的振动情况,并准确判断入侵位置。

4)抗干扰能力:系统能够有效抑制外部干扰信号,确保报警的准确性和可靠性。

3.2 报警功能1)声光报警:系统能够通过声音和灯光等方式及时报警,吸引人员的注意。

2)远程报警:系统能够通过网络或短信等方式将报警信息传输给相关人员,实现远程监控和管理。

3)分级报警:系统能够根据入侵行为的严重程度进行不同级别的报警,并提供相应的处理建议。

3.3 数据存储与管理1)数据记录:系统能够对所有的入侵事件进行记录和存储,并提供查询功能。

2)数据分析:系统能够对入侵事件数据进行统计分析,提供有关入侵行为规律和趋势的参考信息。

3)权限管理:系统能够实现不同用户角色的权限管理,确保数据安全性和操作合规性。

四、技术要求4.1 光缆布置1)布置密度:振动光缆应按照工程需求合理布置,覆盖全面且布置密度适宜。

2)安装方式:振动光缆应采用固定夹具或埋设方式进行安装,确保光缆的稳定性和可靠性。

3)防护措施:振动光缆应采取防水、防腐等措施,以提高其使用寿命和稳定性。

4.2 检测设备1)传感器类型:系统应选择高灵敏度、低功耗的振动传感器,以确保对微弱振动的准确检测。

基于OTDR技术的光纤分布式铁路周界安全监测系统

基于OTDR技术的光纤分布式铁路周界安全监测系统

基于 OTDR 技术的光纤分布式铁路周界安全监测系统摘要:中国高速铁路的快速发展,极大的促进了各地的经济发展和人员往来效率。

同时也带来了很多的安全隐患,如:铁路设施被破坏、无视防护网直接穿过铁路线等情况时有发生,不仅有经济损失,还时常出现人身生命伤害。

这就需要有一种产品能够在铁路沿线实施防护,并且需要克服铁路周界长、各地气候不同、干扰因素多等各种困难。

而现有光纤应用技术的不足,尤其是针对原创性设备开发上存在的巨大缺失,开发具有完整自主知识产权、创新性的基于OTDR技术的光纤分布式铁路周界安全监测系统尤为重要。

关键词:铁路通信;铁路周界安全监测系统;铁路通信信号技术一、.基于OTDR光时域反射技术主要研究方法1.光子计数直接检测技术光子计数直接检测技术的基本思想就是测量光电检测器接收到的光子数目,然后将它变换为相应的光功率值。

工作原理如下当雪崩光电二极管(APD)工作在“Geiger”管计数模式时,将它的偏置电压调到稍微比它的击穿电压低一点。

这样当单个载流子进入空间电荷区域时,就会产生击穿,击穿产生的脉冲通过鉴别比较器后,控制计数器计数,从而可以得到检测到的光功率值。

即光子数乘以单个光子的能量。

光子计数检测的灵敏度由下式给出。

式中:hv,为光子能量;η为量子效率;Rn。

为噪声计数率;Na为加法平均次数:τ为脉冲宽度。

光子计数OTDR是传统OTDR的一种数字形式,由原来的直接检测后向散射光功率改为以单位时间内检测到的光子数来构建柱状图的方式来反映光纤的物理特性,采用这种方法通过精确的时间测试可以达到极高的空间分辨率通常小于1mm,由测试原理可以看出,它的主要缺点是单次测试时间很长,不利于实时测试,同时,必须对测试数据进行修正,幸运的是,这种修正可通过极简单的方式实现。

2.相干检测技术相干检测技术是把低电平的背向散射信号和高电平的本地信号本地振荡器产生同时加在平方率光电检测器上混合,然后从其输出响应中提取出所需信息。

振动光纤监狱周界报警方案

振动光纤监狱周界报警方案

振动光纤探测报警系统监狱周界监控应用方案[摘要] 监狱是关押和改造犯罪人员的场所,安全是首先要保障的。

要保障社会的安全,也要保障狱警人员的安全以及在押人员的安全与稳定。

随着光纤传感技术在各行各业的广泛应用,基于光纤传感技术而开发的系统设备已经达到了监狱监控系统实际应用的要求...监狱是关押和改造犯罪人员的场所,安全是首先要保障的。

要保障社会的安全,也要保障狱警人员的安全以及在押人员的安全与稳定。

随着光纤传感技术在各行各业的广泛应用,基于光纤传感技术而开发的系统设备已经达到了监狱监控系统实际应用的要求,并在实际应用中效果明显。

通过光纤报警系统与计算机技术的有效结合,可以有效地加强对服刑人员的管理,减少意外情况的发生,光纤报警系统可以准确及时地反映重要地点的情况,增强安全保障措施,是监狱现代化管理的重要手段。

系统设计说明方案采用三安古德的“sa-z8振动光纤探测报警系统”,设备已取得相关认证。

该系统使用光纤作为传感器,具有不受电磁干扰、耐腐蚀、受环境影响小、误报率低、定位精度高等,与其它安防设备相比该系统有无源、无辐射、抗干扰、防区范围大等特点。

报警主控系统装有—套自适应算法程序,由于采用这样的自适应算法,使得系统可以补偿环境影响,消除由于环境造成的误报。

光纤传感器能够将当前的天气状况变化反应给处理器,使主控系统能够消除风的影响而不降低探测灵敏度。

系统总体逻辑设计报警主机负责对周界的围栏部分进行探测,报警主机设置在中心机房,并通过TCP/IP与监控软件进行通信。

在中心机房的监控软件通过TCP/IP或RS232和视频矩阵或PA等其他第三方系统进行联动。

当某一防区探测到报警事件后,根据事先的设定触发相应的视频联动进行视频监控。

振动光纤探测报警系统还可以通过继电器输出的方式和视频/PA/声光等系统进行连接,以干节点信号触发联动。

系统详细设计振动光纤探测报警系统,监狱地埋布置光纤传感器,这条光纤传感器构成探测回路,可以保证最佳的探测效果。

振动信号特征提取方法研究

振动信号特征提取方法研究

振动信号特征提取方法研究振动信号是机械设备故障诊断中常用的一种信号,通过对其进行特征提取可以实现对机械设备的故障诊断。

因此,振动信号的特征提取方法的研究具有十分重要的意义。

1. 振动信号特征提取方法简介振动信号特征提取方法指的是在振动信号中提取有代表性的特征,并对这些特征进行分析和判断,以实现对机械设备的故障诊断。

振动信号的特征一般包括时间域特征、频域特征和时频域特征。

2. 时间域特征提取方法时间域特征是指振动信号在时间轴上的特征,包括振动信号的波形、幅值、峰值等。

常用的时间域特征提取方法有:(1)均方根值法。

该方法需要计算振动信号的均方根值,通过均方根值可以判断振动信号的大小、稳定性和周期性等特征。

(2)峰值指标法。

该方法主要是通过计算振动信号的峰值指标,在峰值指标达到一定的阈值时,可以判断机械设备是否发生故障。

(3)小波包分解法。

该方法是一种无损压缩技术,可以将信号按不同的层次进行分解,得到不同的频率分量和振幅等信息,从而实现振动信号的特征提取和分析。

3. 频域特征提取方法频域特征是指振动信号在频域上的特征,包括振动信号的频谱、功率谱、谐波分析等。

常用的频域特征提取方法有:(1)快速傅里叶变换法。

该方法是一种时间信号转换为频率信号的方法,可以将振动信号转换到频率域进行分析。

(2)小波变换法。

该方法是一种局部变换技术,可以将信号按不同的尺度进行分解,并可得到时间频率、尺度频率等信息,从而实现对振动信号的特征提取和分析。

(3)功率谱分析法。

该方法是一种通过计算信号的功率谱密度函数,确定信号在频率分量上的能量分布,从而实现对振动信号的特征提取和分析。

4. 时频域特征提取方法时频域特征是指振动信号在时间和频率域上的特征,主要是通过小波分析法和时频谱分析法进行分析。

时频分析是一种将时域和频域特征融合在一起的分析方法,可以得到更加全面和准确的振动信号特征。

5. 振动信号特征提取方法的应用振动信号特征提取方法的应用主要是在机械设备故障诊断和维护中。

振动传感器周界报警系统的应用

振动传感器周界报警系统的应用

振动传感器周界报警系统的应用——RBTEC系统技术探讨及延吉机场案例分享纵观机场安防市场近十年的繁荣,各大安防设备厂商与各个机场集成商联手,成功的实施了多个具有标杆性的大型机场安防工程。

在北上广机场安防项目中,无论是航站楼的视频监控系统,还是机场内门禁管理系统,这些系统都成功的应用了现有的成熟产品和可靠技术,这些产品和技术的使用均得到了甲方和集成商的认可,为今后其它机场安防项目的实施做到了“有章可循”。

机场安防工程中,周界防范系统也是机场安防工程的重要组成部分。

由于周界防范系统较其它系统起步较晚,其核心的周界报警系统至今没有一套“有章可循”的技术。

在近几年的机场周界安防项目中,有一部分集成商实施了多个机场周界项目,他们考察使用了多种周界报警技术,例如振动电缆技术、振动光纤技术、张力围栏技术以及其它视频分析技术。

但这些项目实施完成后,其运行效果有些差强人意,并不能真正让人感到满意。

整套的周界防范体系,物理围栏以它们的简易的特性以及视频监控系统以它们的成熟技术,使我们无需在周界中过多的考虑。

而作为第二道防线的周界报警系统,它作为周界防范核心的侦测设备,是我们重点关注的一项技术。

无论是震动电缆技术、振动光纤技术、张力围栏技术(一、二防线合二为一)还是复合型传感技术,每种产品都有自身的优点。

在产品运用时,无论哪种技术其设备的可靠性、稳定性、系统报警的精准性是我们考量的主要因素,这也是机场周界防范系统成败的关键点。

自08年,以色列RBTEC电子安全系统公司正式进入中国市场,RBTEC公司带来了先进的振动传感器技术,这种技术已经在全世界30多个国家进行推广应用,保护了2400多公里的周界安全。

在中国市场,RBTEC振动传感器技术已在首都国际机场专机楼引桥的周界防范系统和延吉朝阳川国际机场周界防范系统中使用。

振动传感器技术在实际应用中以其设备的可靠、系统的稳定、报警的精准性得到了一些用户的认可。

在此,针对RBTEC公司的振动传感器周界报警系统以及其它的报警系统,我们做一下几方面技术的探讨:机场周界防范体系的基本架构在机场安防工程中,周界防范系统是机场安全的第一道屏障,也是保障机场内飞机正常运营的主要安全防线。

光纤周界报警系统中基于时域的信号特征参数提取方法

光纤周界报警系统中基于时域的信号特征参数提取方法

光纤周界报警系统中基于时域的信号特征参数提取方法摘要:为提高光纤周界报警系统对入侵事件报警的实时性和准确性,设计了一种高效的基于时域的干涉信号特征参数提取算法,并搭建了迈克尔逊光纤干涉仪原理的光纤周界报警系统用以验证该算法。

经过对敲击、切割、攀爬和刮风等四种典型扰动事件的干涉信号特征参数的提取,并输入模式识别系统进行事件甄别,实验数据表明系统的报警准确率达到90%以上。

关键词:光纤周界报警系统迈克尔逊光纤干涉仪时域特征参数提取光纤周界报警系统是一种基于分布式光纤传感器的安全防范系统,相比传统的传动的被动式红外对射或基于振动电缆的入侵探测系统,具有监视距离长(超过30 km)、抗电磁干扰能力强和维护成本低廉等优点。

目前,国外已经大量采用光纤周界系统对机场、军事禁区等高安全区域进行安全监测。

光纤周界报警系统一般具有对入侵事件进行报警、事件定位、事件甄别等三个主要功能,其中事件甄别是指系统采用模式识别算法对攀爬围栏、切割围栏、敲击围栏等有效入侵事件与刮风下雨等干扰性的事件进行分类和鉴别,以减少误报警。

应用模式识别算法提高报警准确率的关键是信号特征参数的选择和提取,只有提取出可以表示待识别事件本质特性的特征参数,才能对事件进行识别。

国内的部分学者提出了从频率域提取干涉信号的特征参数方法[1-3],国外的研究者也多从频域着手提取干涉信号的特征参数。

该文提出并验证了一种基于在时域内高效提取干涉信号特征参数的方法。

相比频域的算法具有特征参数少、算法简洁、实时性高等优点,可以有效提高光纤周界报警系统的性能。

该文将详细描述这种方法的原理和软硬件实现方法。

1 光纤周界报警系统的技术原理光纤受到振动时会由于“光弹效应”改变光纤的折射率,光纤折射率的变化又会改变在光纤传播的光波的相位。

通过光学干涉法检测光波相位的变化,就能获得振动的信息,这是光纤周界报警系统探测入侵事件的理论基础。

基于迈克尔逊光纤干涉仪的光纤传感器的原理。

基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统

基于光纤光栅传感技术的周界入侵报警系统

铁路 沿线 防护 区域 周 界入 侵 报 警 系统 , 系 统 采 该 用 时域频 域结合 的分 析方法 对外界 扰动模 式进 行
有效 的模 式识别 及 报 警判 断 , 于 有 害入 侵 模 式 对 实施 报警 指令 , 对 于风 雨气 候 引 起 的无 害入 侵 而 信号 进行 了有效 的屏 蔽 。
F b rT c n lg ) 司 的基 于 MahZ h d r ie eh oo y 公 c— e n e 干
涉 技术 方案 的分 布式 光 相位 传 感 系统 , 传感 测 其
量 距离 最 大 为 8 m, 位精 度 为 2 n 告 警概 0k 定 5i , 率 大 于 9 , 警 概率 小 于 3, 5 误 。但 这 些技 术仍 9 6 存在 一些不 足 , 复杂 的相位解 调技 术 ; 如 环境温 度
总 第 2 9期 4
21 年第 6 01 期
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基于光纤光栅传感技术 的周界入侵报警 系统
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且 已经有 多家 国外 公 司 开发 出 了成 品 , 实现 了 并
根据 光纤 光栅 布 拉格 公 式 , 光纤 光栅 布拉 格 反 射波长 可 以表示 为[ : 5 ]
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为了保证 列 车行 车安 全 , 路 部 门对 行 车 区 铁
域加强 实施 了系列 防护措 施 ( 如铁路 沿线 防护 网 、 铁路 护 栏 等 ) 实 现 区域 的 全 封 闭 、 隔离 、 防 , 全 全 护 。但 自铁 路防护 网、 防护栏设 立 以来 , 常遭 到 经
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d i s c i r mi n a t i v e me t h o d b a s e d o n t h e i n v a s i o n a n d e n v i r o n me n t a l n o i s e v i b r a t i o n s i g n a l s s h o t r f e a t u r e s o n t i me — d o ma i n a s
we l l a s i o n o n c o mp l e x wa v e l e t d o ma i n t o r e c o g n i z e t h e ib f e r o p t i c s i g n a 1 . T h e i f r s t l e v e l u s e t h e
基于 时频特征 的光纤周界振动信号识别
朱程辉 ,瞿永 中,王建平
(合肥工业大学 电气与 自动化工程学院 ,合肥 2 3 0 0 0 9 )
摘要 : 在 光纤周界安 防系统 中,蓄意入侵 和环境噪声均 能引起光纤传 感器振 动,在保证 系统 高灵敏度的前提 下 区 分入侵和 非入侵事件极为重要。为 了 有 效识 别各种光纤振动信号 ,本文依据入侵和环境噪声 引起的光纤振动信号 在 时域上 的短 时特性以及复小波域各尺度上 能量分布特征 , 提 出了两级判别 法识别光纤信号。 第一级用 时域特征 , 短 时能量和短 时平均过零率判断是 否有振动发生 ;第二级用复小波提取光 纤信 号的能量分布特征 ,联合 时域特征
o p t i c a l i f b e r s e n s o r v i b r a t i o n . I t i s v e r y i mp o r t a n t t o d i s t i n g u i s h t h e i n v a s i o n a n d n o i n v a s i o n e v e n t s u n d e r e n s u r i n g t h e h i g h s e n s i t i v i t y o f s y s t e m. I n o r d e r t o i d e n t i f y t h e v a r i o u s i f b e r o p t i c v i b r a t i o n s i g n a l s e f f e c t i v e l y , we p r o p o s e t wo — s t a g e
Ab s t r a c t :I n t h e o p t i c a l i f b e r p e ime r t e r s e c u r i t y s y s t e m, b o t h d e l i b e r a t e i n v a s i o n a n d e n v i r o n me n t a l n o i s e c a n c a u s e
Th e Vi b r a t i o n S i g n a l Re c o g n i t i o n o f Op t i c a l Fi b e r Pe r i me t e r Ba s e d o n Ti me - f r e q u e n c y Fe a t u r e s
形成特征 矢量 ,支持向量机( S VM) 作 为分类 器识别是否为入侵信号及入侵类型。实验 结果表明,此 方法可 以有 效
识别入侵信号和环境噪声引起 的非入侵事件 ,提 高了系统报 警率 ,降低 了误报率。
关键词 :光纤周界 系统;信 号识 别;时域特征 ;复小波域特征 ;支持 向量机 中图分类号 :T H7 4 ;T N2 5 3 文献标志码 :A d o i :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 3 — 5 0 1 X . 2 0 1 4 . 0 1 . 0 0 4
第4 1 卷第 1 期
2 0 1 4年 1 月
光 电工程
Opt o — El e c t r o n i c En g i n e e r i ng
V o 1 . 41 . No . 1
J a n ,2 01 4
文 章编 号 :1 0 0 3 — 5 0 1 X ( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 1 6 — 0 7
t i me — d o ma i n c h a r a c t e r i s t i c s o f s h o r t — t i m e e n e r g y a n d s h o t r — t i me z e r o c r o s s i n g r a t e t o j u d g e wh e t h e r t h e r e i s a v i b r a t i o n
Z HU Ch e n g h u i ,Qu Y o n g z h o n g ,WA NG J i a n p i n g
( S c h o o l o f E l e c t r i c E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n , He f e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , He f e i 2 3 0 0 0 9 , C h i n a)
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