光纤点式分布式多传感器信号融合及软件设计

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随着光纤传感技术的发展,光纤传感器凭借其显著的优点,已在工业和军事领域得到了广泛的应用。但是在快速发展的同时,依旧存在很多问题。现如今,大多数光纤解调系统只能处理一种传感器信息,无法对多种传感器信号进行深度融合使用;同时,传统的分布式光纤测温效果不理想;解调系统的解调精度和解调速度还无法完全满足工业应用的需要。本论文基于以上问题,做了如下工作:  1.简要介绍了光纤传感技术及光纤传感器的基本原理和解调方法,并对信号融合技术及过程进行了理论分析。  2.针对传统光纤传感解调系统未能将光纤点式信号与分布式信号进行融合的问题,本文设计并集成了一套光纤点式分布式多传感器融合解调系统,可同时测量点式传感器和分布式传感器信号,并通过利用多个点式FBG传感器来提高分布式温度测量的精度,实现了点式分布式信号的深度融合校准。对于综合解调系统中所使用到的各种解调算法进行了简要介绍,其中包括CZT解调算法、局部拟合寻峰解调算法和拉曼测温双路解调算法等,分析了各种解调算法的适用场合及精度,其中相位波动为±0.0032rad,波长波动为±0.002nm。  3.为了提高系统的解调精度,本文对解调前光谱数据及解调后结果数据的噪声进行分析后,根据需求采取了多种去噪算法,并实际应用于解调系统中,经过实验验证,通过去噪算法的优化,系统输出波动降低了84%,点式FBG温度测量和点式FP压力测量的测量线性度均达99.9%以上,分布式测温精度提高了54%,并且解调系统更加稳定,可正常工作于不同环境中。  4.针对实际应用项目中要求的图形可视化和一体化系统表现,本文基于C++语言开发了一套应用于光纤点式分布式多传感器的软件系统,该系统采用分层设计模式及模块化设计方法,降低了各个功能间的耦合性,使软件结构更加明确。同时,针对软件系统中出现的UDP丢包、数据库查询缓慢、多线程无法同步及软件安全性等问题进行了分析并提出了具体解决方案,使得软件更高效、更安全的运行。
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