基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统

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基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统

李强, 王智, 黄泽铗, 郭凯丽, 刘岚岚

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李强, 王智, 黄泽铗, 郭凯丽, 刘岚岚. 基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3383-3387.

引用本文:

李强, 王智, 黄泽铗, 郭凯丽, 刘岚岚. 基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3383-3387.

Li Qiang, Wang Zhi, Huang Zejia, Guo Kaili, Liu Lanlan. Multi-parameters SMS optical fiber sensing by employing SCBSS signal processing technique[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(10): 3383-3387.

Citation:

Li Qiang, Wang Zhi, Huang Zejia, Guo Kaili, Liu Lanlan. Multi-parameters SMS optical fiber sensing by employing SCBSS signal processing technique[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(10): 3383-3387.

基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统

李强^1,2,
王智^1,2,
黄泽铗^1,2,
郭凯丽^1,2,
刘岚岚^1,2

1.
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所,北京 100044;
2.
发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044

基金项目:

国家自然科学基金(61077048,61077014);高等学校博士学科点专项科研基金(20120009110032);北京市自然科学基金(4132035);基本科研业务费(2012JBM103)

作者简介:
李强(1991-),男,硕士生,主要从事光纤通信、光纤传感方面的研究。Email:lq0230@aliyun.com

中图分类号: TN253

Multi-parameters SMS optical fiber sensing by employing SCBSS signal processing technique

Li Qiang^1,2,
Wang Zhi^1,2,
Huang Zejia^1,2,
Guo Kaili^1,2,
Liu Lanlan^1,2

1.
Institute of Optical Information,School of Science,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China;
2.
Key Laboratory of Luminescence and Optical Information,Ministry of Education,Beijing 100044,China

摘要: 基于单通道盲信号分离技术(Single Channel Blind Source Separation,SCBSS)及单模-多模-单模(Single-mode-Multimode-Single-mode,SMS)光纤结构的模间干涉理论,提出了一种多参量光纤传感技术,实现了振动与应力、振动与温度的同时测量。在振动与应力同时测量时,振动频率误差为0.17 Hz,分离出的应力信号与实验操作吻合。在振动与线性降温、自然升温同时测量实验中,振动频率误差均在0.60 Hz以内。线性降温时,温度误差在7.13%以内;自然升温时,温度误差在8.03%以内。该方法结构简单,成本低廉,精度高,可推广用于其他光纤传感系统,实现多参量同时测量。
- 光纤传感 /
- 单通道盲信号分离 /
- 多参量测量 /
- SMS光纤结构 /
- 模间干涉
Abstract: The technique was presented to simultaneously measure the vibration and strain, vibration and temperature with the Single-mode-Multimode-Single-mode(SMS) fiber structure by employing a kind of digital signal processing technique of Single Channel Blind Source Separation(SCBSS). In the simultaneous measurements of the vibration and stress, the measurement error of vibration frequency was only about 0.17 Hz and the load time of the stress was exactly same as the operation. In the simultaneous measurement of the vibration and temperature, the error of the vibration frequency was less than 0.60 Hz, and the temperature error were less than 7.13% and 8.03% for linear cooling and natural warming, respectively. The SMS optical fiber sensing can measure multi-parameters easily with low cost and high accuracy by employing the SCBSS, which can be used in other optical fiber sensing systems to obtain multi-parameters.
- optical fiber sensing /
- SCBSS /
- multi-parameter measurements /
- SMS fiber structure /
- multimode interference

[1]	Donlagi? D, Zavrnik M. Fiber-optic microbend sensor structure[J]. Optics Letters, 1997, 22(11): 837-839.
[2]
[3]	Li E, Wang X, Zhang C. Fiber-optic temperature sensor based on interference of selective higher-order modes[J]. Applied Physics Letters, 2006, 89(9): 091119.
[4]
[5]	Egorov F A, Potapov V T. Optical fiber vibration measuring transducers based on irregular multimode fibers[J]. Technical Physics Letters, 2012, 38(6): 527-530.
[6]
[7]
[8]	Rong Q, Qiao X, Guo T, et al. Temperature-calibrated fiber-optic refractometer based on a compact FBG-SMS structure[J]. Chinese Optics Letters, 2012, 10(3): 030604.
[9]	Tripathi S M, Kumar A, Varshney R K, et al. Strain and temperature sensing characteristics of single-mode-multimode-single-mode structures[J]. Journal of Lightwave Technology, 2009, 27(13): 2348-2356.
[10]
[11]	Wu Q, Semenova Y, Hatta A M, et al. Single-mode-multimode-single-mode fiber structures for simultaneous measurement of strain and temperature[J]. Microwave and Optical Technology Letters, 2011, 53(9): 2181-2185.
[12]
[13]	Wu Q, Hatta A M, Wang P, et al. Use of a bent single SMS fiber structure for simultaneous measurement of displacement and temperature sensing[J]. Photonics Technology Letters IEEE, 2011, 23(2): 130-132.
[14]
[15]
[16]	Huang Zejia, Li Qiang, Xu Yaqin, et al. Research on temperature sensing characteristics based on modular interference of single-mode-multi mode-single-mode fiber[J] Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(6): 198-203. (in Chinese) 黄泽铗, 李强, 徐雅芹, 等. 基于单模-多模-单模光纤模间干涉的温度传感特性研究[J]. 中国激光, 2013, 40(6): 198-203.
[17]	Lee J, Lee K J, Yoo S K. Development of a new signal processing algorithm based on independent component analysis for single channel ECG data[C]//EMBS, 2004, 1: 224-226.
[18]
[19]	Hyvarinen A. Gaussian moments for noisy independent component analysis[J]. Signal Processing Letters, IEEE, 1999, 6(6): 145-147.

[1]	陈寒梅, 于春荣, 刘智超. 基于深度学习的室内照明智能调节系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210829-1-20210829-6. doi: 10.3788/IRLA20210829
[2]	吕沛桐, 宋凯文, 孙铭阳, 王浩然, 陈晨, 张天瑜. 近红外波长扫描激光高精度FBG解调系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210230-1-20210230-7. doi: 10.3788/IRLA20210230
[3]	秦根朝, 孟凡勇, 李红, 庄炜, 董明利. 光纤光栅链路反射谱强度自适应解调 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20200440-1-20200440-8. doi: 10.3788/IRLA20200440
[4]	王浩然, 董明利, 孙广开, 何彦霖, 周康鹏. 遥感卫星结构在轨热应变光纤光栅监测方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220202-1-20220202-14. doi: 10.3788/IRLA20220202
[5]	管立伟, 卢宇, 何志杰, 陈曦. 基于光纤传感的智能安防报警系统设计与开发 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20220028-1-20220028-6. doi: 10.3788/IRLA20220028
[6]	范珍珍. 面向敏感环境的反射式光纤传感防盗系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220068-1-20220068-6. doi: 10.3788/IRLA20220068
[7]	李东亮, 卢贝. 基于深度神经网络的光纤传感识别算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210971-1-20210971-6. doi: 10.3788/IRLA20210971
[8]	郑晨, 冯文林, 何思杰, 李邦兴. 用于测量折射率的光纤迈克尔逊干涉型传感器 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210327-1-20210327-5. doi: 10.3788/IRLA20210327
[9]	于淼, 孙铭阳, 张耀鲁, 何禹潼, 郑志丰. 相位敏感光时域反射系统相位模糊及解卷绕 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200437-1-20200437-8. doi: 10.3788/IRLA20200437
[10]	肖菊, 段鹏飞. 面向楼宇结构健康的光纤传感网络监测系统研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210263-1-20210263-7. doi: 10.3788/IRLA20210263
[11]	钟翔, 赵世松, 邓华夏, 张进, 马孟超. 基于脉冲调制的Φ-OTDR研究综述 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200166-1-20200166-10. doi: 10.3788/IRLA20200166
[12]	祝航威, 何彦霖, 孙广开, 宋言明, 祝连庆. 螺旋型光纤传感软体操作臂状态测量及特性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200276-1-20200276-9. doi: 10.3788/IRLA20200276
[13]	刘敏, 冯文林, 黄国家, 冯德玖. 二氧化钛包覆无芯光纤的硫化氢气体传感器性能研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 818003-0818003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0818003
[14]	何祖源, 刘银萍, 马麟, 杨晨, 童维军. 小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422002-0422002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0422002
[15]	裴丽, 王建帅, 郑晶晶, 宁提纲, 解宇恒, 何倩, 李晶. 空分复用光纤的特性及其应用研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1002001-1002001(12). doi: 10.3788/IRLA201847.1002001
[16]	李志辰, 刘琨, 江俊峰, 马鹏飞, 李鹏程, 刘铁根. 光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 922002-0922002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
[17]	秦齐, 刘艳, 刘欢欢, 时川, 谭中伟. 图像处理在光纤光斑微位移传感中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1022004-1022004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1022004
[18]	赵林, 王纪强, 李振. 光纤负压波管道泄漏监测系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 722002-0722002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0722002
[19]	李强, 黄泽铗, 徐雅芹, 张凌云, 史骥, 王智. 基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1630-1636.
[20]	徐鹏飞, 张建辉, 孟祥然, 马可贞, 赵宇, 张文栋, 薛晨阳, 闫树斌. 光纤腔动态谐振响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 599-604.

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基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统

1. 北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所,北京 100044;

2. 发光与光信息技术教育部重点实验室,北京 100044

作者简介:
李强(1991-),男,硕士生,主要从事光纤通信、光纤传感方面的研究。Email:lq0230@aliyun.com

收稿日期: 2014-02-07
修回日期: 2014-03-03
刊出日期: 2014-10-25

基金项目:

国家自然科学基金(61077048,61077014);高等学校博士学科点专项科研基金(20120009110032);北京市自然科学基金(4132035);基本科研业务费(2012JBM103)

中图分类号: TN253

关键词:

摘要: 基于单通道盲信号分离技术(Single Channel Blind Source Separation,SCBSS)及单模-多模-单模(Single-mode-Multimode-Single-mode,SMS)光纤结构的模间干涉理论,提出了一种多参量光纤传感技术,实现了振动与应力、振动与温度的同时测量。在振动与应力同时测量时,振动频率误差为0.17 Hz,分离出的应力信号与实验操作吻合。在振动与线性降温、自然升温同时测量实验中,振动频率误差均在0.60 Hz以内。线性降温时,温度误差在7.13%以内;自然升温时,温度误差在8.03%以内。该方法结构简单,成本低廉,精度高,可推广用于其他光纤传感系统,实现多参量同时测量。

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