分布式光纖傳感技術(shù)在地鐵隧道監(jiān)測(cè)中的研究.pdf

1、地鐵隧道是大型基礎(chǔ)設(shè)施中服役期限比較長的工程。鑒于地鐵隧道滲漏、結(jié)構(gòu)裂縫以及空間狹隘長、環(huán)境封閉的火災(zāi)威脅生命安全和造成經(jīng)濟(jì)損失，本課題進(jìn)行分布式光纖傳感技術(shù)在地鐵隧道監(jiān)測(cè)中的研究。
　　本論文首先對(duì)分布式光纖傳感技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了分析、比較和論述，重點(diǎn)論述布里淵光時(shí)域反射（BOTDR）技術(shù)；接著研究布里淵散射傳感機(jī)理，建立布里淵散射與應(yīng)變和溫度傳感模型，為BOTDR傳感系統(tǒng)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)；然后分析了FFT算法和Mallat小波算法提

2、取布里淵頻移信號(hào)，比較兩種算法提取應(yīng)變布里淵頻移信號(hào)靈敏度，從而提高測(cè)量精度；最后利用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)虛擬BOTDR傳感系統(tǒng)監(jiān)測(cè)地鐵隧道VI程序，同時(shí)通過仿真測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析得出該系統(tǒng)能很好的滿足本課題的要求。
　　本文的主要工作和研究成果如下：
　?。?）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于LabVIEW的BOTDR傳感系統(tǒng)監(jiān)測(cè)地鐵隧道VI程序。通過仿真虛擬應(yīng)變和溫度的監(jiān)測(cè)與實(shí)際監(jiān)測(cè)相比，誤差分別大約為1.82％和8.33%。該

3、結(jié)果表明搭建的虛擬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)比較理想，從而在沒有硬件條件下，虛擬器件代替實(shí)體器件、虛擬處理，自定義模塊和函數(shù)，通過修改參數(shù)設(shè)置來完成對(duì)布里淵散射分布式光纖傳感技術(shù)的研究，從而大大降低了成本。
　?。?）對(duì)本課題的BOTDR傳感系統(tǒng)虛擬程序，采用了新的、穩(wěn)定的“狀態(tài)機(jī)和事件結(jié)構(gòu)結(jié)合”的設(shè)計(jì)模式。該設(shè)計(jì)模式能夠很好解決基本狀態(tài)機(jī)的問題，從而提高了程序運(yùn)行效率。該系統(tǒng)VI程序獨(dú)特之處還有設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模塊，通過LabVIEW和數(shù)據(jù)庫A

4、ccess的連接，建立地鐵隧道參數(shù)數(shù)據(jù)庫，有利于儲(chǔ)存地鐵隧道參數(shù)重要信息，根據(jù)這些重要的參數(shù)信息加強(qiáng)隧道科學(xué)管理和提高隧道技術(shù)水平。
　?。?）建立了基于FFT算法對(duì)BOTDR傳感系統(tǒng)中的布里淵頻移信號(hào)的頻譜分析技術(shù)以及基于Mallat小波算法對(duì)布里淵頻移信號(hào)特征提取。通過對(duì)比兩種算法對(duì)布里淵頻移信號(hào)的分析，Mallat小波算法能夠更快速準(zhǔn)確提取布里淵散射信號(hào)特征，從而為實(shí)際沿光纖檢測(cè)信號(hào)的特征提取提供了重要參考意義，而且該算法對(duì)