法尔胜泓昇集团有限公司, 江苏 无锡 214433
分布式光纤温度传感系统(distributed temperature sensing, DTS)是基于拉曼光谱对温度敏感的效应, 可以实现长距离分布式温度监测, 特别适用于火灾报警、 高温液体泄漏和低温气体泄漏等应用场景。 但对于常温介质, 如化工管道中输送的强腐蚀性溶液, 因管道腐蚀发生渗漏时, 渗漏介质温度与周围环境温度没有太大差别, 此时采用DTS测温技术很难识别渗漏事件的发生。 为解决常温下强酸溶液管道或储罐渗漏检测的问题, 提出了一种基于光纤传感的酸溶液介质渗漏监测技术。 设计了一种新颖的酸溶液自感知特种光缆结构, 与泄漏电缆相比, 不需要消耗电能, 不容易发生误报, 精准定位、 敷设简单, 可实现管道全线多点泄漏检测。 光缆外护套材质采用耐碱不耐酸的特殊材料, 由尼龙、 氢氧化镁、 氢氧化铝和少量色母粒组成, 能够被一定质量分数的酸溶液迅速溶解, 与泄漏点处的酸溶液发生化学中和反应并放热, 从而引发感测光纤中后向散射的拉曼光谱发生变化, 使感测光缆的温度能够升高5 ℃以上。 传感光缆连接DTS系统, 系统采用基于反斯托克斯光和斯托克斯光双路解调方法, 能够精确计算出传感光纤中各个位置处的温度值。 因此, 当特种光缆与管道同沟敷设后, 某一位置若发生酸溶液渗漏, 引起该位置上的光缆温度升高, 根据色散补偿和温度校准后的反斯托克斯光和斯托克斯光的比值变化就可以判断出是否发生酸液渗漏事件。 该技术不仅能解决酸溶液运输和存储过程中渗漏监测报警的工程化应用问题, 而且不受弱酸或碱溶液的误报干扰, 节能环保, 能够精准检测出强腐蚀性酸溶液渗漏事件, 提升危化品的数字智能化安全监测水平。
渗漏检测 光纤传感 危化品 应急管理 Leakage detection Optical fiber sensing Hazardous chemicals production Emergency management 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3425
1 法尔胜泓昇集团有限公司,江苏 无锡 214433
2 南京大学 材料与工程博士后流动站,南京 210008
为监测埋地管道因地质不稳定产生的弯曲变形情况,提出了一种基于布里渊光频域分析(BOFDA)技术的聚乙烯(PE)管道微弯检测方法。将玻璃纤维基带应变光缆沿管壁胶粘敷设,使光纤与管道协同变形,通过布里渊频移量计算得到光纤应力变化值,并采用共轭梁重构算法反演管道弯曲扰度。实验结果表明:该方法能够很好地分辨和测量管道弯曲的方向和位移量,误差小于0.4 cm,提升了管道的数字化安全监测和预警水平。
光纤传感 布里渊频移 管道变形 布里渊光频域分析 智慧管道 optical fiber sensing Brillouin frequency shift pipe deformation Brillouin optical frequency domain analysis smart pipeline
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094
2 江苏省智能感知与光谱成像重点实验室, 南京 210094
为了消除背景光强动态变化引起的非线性误差,提出了基于压缩感知成像系统的动态背景去噪算法.算法将测量中不同背景光强下所得测量值的平均值之差作为补偿系数,通过补偿系数消除动态背景噪声对压缩感知成像系统的非线性影响.仿真结果表明, 在总数为900次的采样过程中, 背影噪声动态变化300次时,算法能够将重建图像的峰值信噪比由29.5 dB提高到62 dB;在动态背景噪声的影响下, 本文算法能够大大提高目标图像的可读性, 提高成像质量, 增加压缩感知成像系统的鲁棒性.
成像 压缩感知 非线性 背景噪声 动态 Imaging Compressed sensing Nonlinear Dynamic background 光子学报
2015, 44(12): 1211003
南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京 210094
针对薄雾天气造成的能见度低的问题,提出了一种利用高光谱图像混合像元分解技术去除雾的方法。建立了薄雾天气下的传感器成像物理模型,对含有雾端元的线性光谱混合数学模型进行解混。然后通过丰度反演方法得到雾端元的丰度后加以去除,将剩余地物端元的丰度调整后即获得去雾后的图像。该方法相比于基于单波段或全色图像的去云雾方法,物理意义更明确。从客观评价指标上也可以看出该方法的薄雾去除效果佳,去雾后图像细节更加丰富。
图像处理 高光谱 去薄雾 光谱解混 丰度调整
1 南京理工大学, 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京210094
2 西安微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安710065
提出了一种新的基于三维光谱角统计的光谱图像信息提取方法。 通过对影像上横向、 竖向和对角方向相邻像元间采用光谱角计算相似度, 构成一个三维的信息统计模型。 该模型反映了相邻像元间所代表物质的相似度, 通过在统计模型中设置不同的阈值和提取不同轴向的切片, 可以从影像中提取代表同种物质的均匀区域和边缘信息, 用于监督分类中训练样本的采集。 该统计方法与直方图、 散点图等传统统计工具相比, 鲁棒性和可靠性更高, 提取的信息更丰富。
三维光谱角 高光谱 直方图 散点图 端元提取 3D spectral angle Hyperspectrum Histogram Scatter diagram Endmember extraction 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1285