针对多普勒测风激光雷达探测大气回波信号微弱和噪声干扰大的问题, 提出了基于小波变换的半软阈值算法。首先, 对基于小波变换的半软阈值算法原理进行分析, 搭建了以马赫-曾德干涉仪作为鉴频器的非相干多普勒测风激光雷达系统; 然后, 采取硬阈值、软阈值和半软阈值3种算法对激光雷达探测回波信号进行实验。实验结果表明: 与其它阈值法相比, 半软阈值的信噪比(SNR)为4.933 5 dB, 均方根差(RMSE)为0.676 2, 去噪效果更优良, 有效地提高了大气风速探测精度。
激光雷达 多普勒测风 小波分析 小波阈值去噪 lidar Doppler wind wavelet analysis wavelet threshold denoising
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
2 长春大学 电子信息工程学院, 长春 130022
针对传统米散射激光雷达结构复杂和设计成本高的缺陷, 提出一种用来探测大气气溶胶的便携式米散射激光雷达系统。首先设计了收发同轴的光学系统结构, 然后对光电探测器进行了独立设计, 最后基于系统结构搭建了可移动式米散射激光雷达实验平台, 对大气气溶胶进行了初步探测。实验结果表明: 采用设计的电源滤波器滤波后, 开关电源原始纹波电压幅度从0.1 V降低到了0.01 V内, 噪声幅值控制在0.1 V左右; 系统在白天、夜晚的斜程探测距离分别为4.5、6 km, 可以对特定区域的气溶胶进行实时监测。
大气气溶胶 激光雷达 系统设计 回波信噪比 atmospheric aerosol lidar system design echo signal-to-noise ratio
针对采用马赫-曾德尔(M-Z)干涉结构在低频信号解调时存在静态工作点不稳定和信号失真等问题, 提出了一种基于M-Z干涉结构的低频信号解调方法。对干涉型检波系统相位调制的同时进行相位补偿, 并对通过引入直流滤波器对传统相位生成载波方法进行了改进, 应用软件仿真确定了最佳调制深度, 搭建解调系统进行了低频声波信号的频率与幅度测试实验。实验结果表明: 该方法可以成功解调出幅度为2.5 rad、频率为0.1 Hz的低频信号, 20 Hz的信号频率的线性度高达0.9995。
干涉型光纤检波器 相位生成载波 低频信号解调 外调制 interferometric fiber detector, phase generated ca
长春理工大学 光电与工程学院, 长春 130022
为了解决传统电磁式检波器只能点式测量且工程化成本高的问题, 提出了一种分布式光纤声学传感系统。首先设计了系统的光学结构, 然后设计了重点模块PIN型光电探测器, 最后使用24芯铠装光缆对50~500 Hz范围内的单次振动信号进行了4组频率测试实验。实验结果表明: 该分布式光纤声学传感系统对可控震源产生的振动信号检测效果良好, 可以实现对振动源的精准定位与频率检测。
光纤传感 地震信号 解调算法 震源定位 optical fiber sensing seismic signal demodulation algorithm locating the vibroseis
为了解决传统地震仪抗电磁干扰能力弱、频率响应范围窄以及机电反馈结构体积大、成本高等问题，设计了一种双端马赫-曾德尔(MZ)结构的干涉型光纤地震检波器。利用液体硅胶将黄铜质量块与硅胶弹性体浇注形成一体推挽式结构，采用ANSYS软件对结构体进行参数化建模与集**数有限元分析，确定结构体的固有频率和共振发生时的最大合成振幅，并由示波器采集不同频段的信号进行灵敏度测试实验。实验结果表明：该检波器在共振发生时的固有频率为106.77 Hz,与实验所测数值的相对误差为1.65%，验证了干涉型光纤地震检波器的优越潜能。
地震检波器 干涉型光纤 推挽式结构 有限元分析 geophone interferometric optical fiber push-pull structure finite element analysis
长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130000
提出了一种基于OTDR的分布式光纤传感系统的海底管道安全检测技术,分析了检测系统的组成工作原理,阐述了检测系统定位结构和方法,通过注入脉冲与接收到的信号之间的时间延迟得到扰动的位置。理论分析和测试结果表明,该测试系统具有较高的稳定性和定位精度。
分布式光纤 海底管道 安全检测 optical time domain reflection (OTDR) OTDR distributed optical fiber submarine pipeline safety inspection
