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分布式光纤传感技术与工程应用研究(17)

时间:2017-01-17 20:37来源:毕业论文
根据布里渊频移的原理我们定义的一次测量得到的数据为Baseline,以后每一期数据与Baseline做差即可得到布里渊频移量。为了使获得的数据便于处理,需要


    根据布里渊频移的原理我们定义的一次测量得到的数据为Baseline,以后每一期数据与Baseline做差即可得到布里渊频移量。为了使获得的数据便于处理,需要对数据进行归一化处理,而且通过光纤直接测到的数据可能会存在异常区域也称噪点,需要通过一些方法对数据进行去噪处理,如滑动平移法、多项式最小二乘法等。
4.4.1数据整理
通过数据采集的到的TXT的数据文件包含一些无效数据,如光纤接头、连接段之间的数据等,因此需要先根据元数据对数据文件进行处理,提取出有效的数据并按照所需的格式进行存储。
布里渊频移曲线是由一系列连续的布里渊频移值按一定间距(即采样点间距)连接而成的曲线,而实际数据的采样点间距往往有所偏差。此时就可以通过插值法对数据进行处理。
4.4.2异常区域的模式识别
在异常区域的处理中,应变曲线的波形识别是一个非常重要的环节,只有借助于对波形的分析,才能最终确定光纤异常区域的位置和形式,也只有在此基础上,仪器测量到的应变值才是有意义的,可以被转化为光纤的真实应变。
借助模式识别技术,可以将应变曲线分解成计算机可以识别的波形单元。应变曲线的波形虽然复杂,但都是由几种简单的波形组成的,只要掌握了这些波形模式,就可以识别任意一条应变曲线的复杂波形。图4.3是基于模式识别的数据实时处理流程图,应变曲线被分割成若干个波形单元,每个单元经过归一化而分解成三个基本要素,对其中的转换向量进行波形判别,获得波形代码,连同标准偏差和平均值,作为系统异常判别的数据依据,最终得出结论评价。
 
图4.3.基于模式识别的数据实时处理流程图
1、归一化
应变曲线是由一系列连续的应变值按一定间距(即采样点间距)连接而成的曲线,为了解读曲线所包含的波形信息,需要将曲线分割成若干个波形单元,为了保持曲线的连续性,相邻两个单元要有小部分区域重叠。根据图4.9中所反映的梯形规律,波形单元的长度应略大空间分辨率。假定BOTDR的采样点间距为0.1,那么每个波形单元应该包含个15个测点,以此组成特征向量 。
为了使特征向量中各个特征值对波形分类的贡献均等,需要规定统一的比例尺,一个比较常用的归一方法是将特征向量减去均值后再除以标准偏差:
                         (4.1)
其中:Y是转换向量;
m是特征向量X的平均值;
S是特征向量X的标准偏差。
经过归一化的特征向量X被分解成三个部分:描述波形特征的转换向量Y,平均值m和标准偏差S。
2、波形判别
从应变曲线中分割出来的特征向量,经归一化处理成转换向量Y后,只保留了波形特征,因此,用它来进行波形判别,同应变曲线的波形模式进行比较,可以找出最相似的一种波形作为该特征向量的波形模式。
如图4.4所示,BOTDR应变曲线的波形模式大致可为9种,按波形升降分成三类,并定义波形代码(Code):
1.上升波形:平升折线(4)、上升直线(3)、升平折线(2)
2.平缓波形:水平线(0)、峰线(1)、谷线(-1)
3.下降波形:降平折线(-4)、下降直线(-3)、平降折线(-2)
 
图4.4. 9种波形模式示意图
由于以上这些波形模式也经过了归一化处理,因而与转换向量具有相同的尺度,可以采用最小欧几里得距离法来进行分类:
                 (4.2) 分布式光纤传感技术与工程应用研究(17):http://www.youerw.com/gongcheng/lunwen_2413.html
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