两种抗差估计在陀螺信号处理中的比较

捷联寻北仪中影响寻北精度的主要因素是陀螺随机漂移.由于陀螺信号中不可避免地存在异常观测或粗差,陀螺随机漂移中包含异常噪声(异常数据).抗差估计通过连续降权和连续减弱影响的方法抵制异常数据,是一种控制异常数据的有效方法.本文给出了两种抗差估计解及其相应原则,利用一个实际算例比较了两种抗差估计控制异常数据影响的能力.计算结...     

光纤陀螺仪关键参数快速标定方法

提出了一种快速标定光纤陀螺仪关键参数的方法,利用激光连续动态弯沉测量车自身的硬件平台,建立以光纤陀螺仪标度因素、零偏与输出延时为参数的数学模型,采用改进的最小二乘法进行求解,完成上述关键参数的快速标定。该方法标定过程简单快速,标定结果精度高,已成功应用在武汉大学研制的我国首台激光连续动态弯沉测量车中。     

苏州轨道交通盾构隧道施工与运营期BOFDA监测技术研究

盾构隧道越来越广泛的应用于地下交通工程及地下管道构筑物中,其结构健康监测是保障隧道长期健康服役和反馈隧道安全隐患的重要课题。布里渊光频域分析技术（Brillouin Optical Frequency Domain Analyzer,BOFDA）是近年来国际上发展起来的分布式光纤传感新技术,并开始应用于岩土体内部变形的监测。本文依托苏州轨道交通盾构隧道结构健康监测项目,将基于BOFDA的分布式光纤感测技术应用于盾构隧道施工和运营期的结构安全健康监测。作者设计了可行的监测方案,研发了合理的光纤传感器及配套夹具,对隧道环向收敛、纵向沉降以及伸缩缝的变形进行了监测,取得了一批反映盾构隧道施工和运营期的结构安全健康监测数据,并对隧道的健康状态进行了分析。监测结果表明：BOFDA技术可有效地对隧道结构变形异常点、渗漏点和管片错动处等准确定位和监测,具有分布式、长距离、耐腐蚀、成活率高等技术优势,是地铁盾构隧道施工和运营期结构健康监测的一种十分有效的新手段。     

降水及回灌过程中土体变形响应室内模型试验研究

过度抽取地下水是引起地面沉降的主要原因,而人工回灌地下水能在一定程度上延缓地面沉降的速率并能使地面发生部分回弹。为研究降水及回灌过程中土体变形规律,本文设计了砂土-黏土-砂土互层的室内模型试验。针对室内模型试验,选取特种感测光纤,研究了光纤的埋设工艺,运用分布式光纤感测技术捕捉土体在水位变化过程中各土层的应变数据;采用传统的分层沉降标和测水头管,观测了试验过程中土体沉降变形和自由水位面变化;对比分析了分布式光纤感测技术在降水及回灌过程中对于土体内部变形监测的准确性与可靠性,研究了该过程中土体变形对水位变化的响应规律。研究成果为地下水位和土体变形长期观测资料的合理分析提供了试验依据,并有助于推动分布式光纤感测技术在地面沉降现场监测中的应用。     

光纤耦合微通道反应系统原位监测海水氨氮和亚硝酸盐的研究

原位监测海水中氨氮（NH3-N）和亚硝酸盐（${\rm{NO}}_2^- $）对于水体富营养化评价十分重要。针对现有的氨氮、亚硝酸盐原位监测仪器难以在同一检测模块中分别实现荧光和分光光度分析,仪器高效集成及利用受到限制等问题,本文基于光纤耦合微通道反应系统,通过光波长切割、光纤波导和微通道反应 Z 型检测池等技术集成和条件优化,提出了在同一光纤偶联微反应系统中实现氨氮荧光分析和亚硝酸盐分光光度分析的原位测定技术。结果表明,该技术实现了荧光和可见光光度法的模式切换并可分别测定NH3-N和${\rm{NO}}_2^- $;在恒温条件下,NH3-N测定荧光信号漂移小于−2.0%,${\rm{NO}}_2^- $测定吸光度稳定;不同的盐度对氨氮和亚硝酸盐测定影响较小;不同浊度下氨氮测定误差为−6.6%～2.5%,浊度补偿校正后${\rm{NO}}_2^-$测定误差小于0.1%。将该仪器应用于养殖海水中开展氨氮和亚硝酸盐的原位分析,仪器原位监测值与实验室方法测定值相符合。本文所提出的技术在同一模块中分别实现了氨氮和亚硝酸盐的荧光和分光光度两种模式的原位监测,为海水营养盐原位监测仪器的集成化设计提供了新的思路。     

煤矿井下钻机远程控制系统设计

为解决深部矿井冲击地压大、巷道高温高湿等危险条件对钻孔施工的影响,设计了一种钻机远程控制系统。该远控系统由钻机近端和远控端组成,两者之间采用CAN和光纤通信来实现数据和视频图像传输,钻机近端以车用PLC为控制核心实现数据采集和控制功能,以CoDeSys为工具开发底层程序。远控端以单片机和PC104为核心,实现远程指令的收发和显示,上位机扩展CAN接口,通过LabVIEW开发显示界面。实际应用结果表明：该远控系统实现了800 m远程控制,具备响应速度快、操作方便、可靠性高、人机交互友好等优点,为煤矿井下无人值守的自动化钻场提供了一种控制系统。     

光纤地震计研制进展

地震波的测量具有重要意义,地震计是测量地震波的关键。与传统电学传感地震计相比,运用光纤传感技术的地震计具有重量轻、体积小、灵敏度高、低频特性好、绝缘性好、抗电磁干扰、远距离监测等优点,可实现大规模的网络传感。文章主要介绍应用光纤传感技术地震计的各种类型和工作原理,阐述了应用光纤传感技术地震计在国内和国外的研究现状,并指出存在的一些问题。     

基于高能量耗散型脉冲掺铒光纤激光器的实验研究

在正色散掺铒光纤激光器中,利用非线性偏振旋转技术实现自启动锁模,得到了具有极大光谱宽度的高能量、无波分裂耗散型脉冲.该耗散型脉冲的形成是腔内增益、损耗、非线性偏振旋转、正色散和其他非线性效应等共同作用的结果,其形成机理与传统的负色散激光器完全不同.当抽运功率为500 mW时,该类型脉冲的光谱覆盖了1530—1660 nm范围,半高全宽光谱宽度可达42 nm以上.脉冲具有极大的正啁啾,其时间带宽积为483,而单脉冲总能量最大可达34.4 nJ.     

基于应变率的分布式光纤声波传感全波形反演研究

分布式光纤声波传感系统(Distributed Acoustic Sensing, DAS)是近年来迅速发展的新型地震数据采集系统.与传统地震检波器相比,DAS具有耐受恶劣环境,易实现大区域高密度观测等优点.传统地震检波器测量质点速度,而DAS接收沿光纤的轴向应变率(或应变)信号,传统基于速度—应力场弹性波方程全波形反演无法直接用于DAS数据反演.在前人DAS数据全波形反演研究中,将DAS数据转换为沿光纤的质点速度,但会放大低波数噪声,在低信噪比条件下影响反演精度.本文提出了直接基于应变率数据的DAS信号全波形反演方法.首先推导实现了直接基于应变率参数的DAS数据全波形反演理论.其次通过典型模型测试和DAS实测数据验证了直接基于应变率的全波形反演方法在DAS数据速度反演中的可行性和有效性.     

地质和岩土工程光电传感监测研究进展及趋势第五届OSMG国际论坛综述

第五届地质(岩土)工程光电传感监测国际论坛于2014年10月在南京大学成功举办。本次论坛显示,国内外地质和岩土工程光电传感监测领域的研究工作取得了以下一些进展:(1)光电解调技术不断进步,解调精度、稳定性不断提高,一些新型的技术如微弱FBG拉丝塔技术被开发出来; (2)国内外都研发了大量的适用于地质与岩土工程监测的光纤传感器,基本上覆盖了工程监测领域的各种需求; (3)光电传感器的性能测试和布设工艺成为研究热点; (4)基于光电传感器的健康诊断和监测理论日益成熟; (5)光电传感监测技术的工程应用领域越来越广阔,在边坡工程、隧道工程、采矿工程、基坑工程、道桥工程等领域发挥了越来越重要的作用。未来的研究建议包括以下几个方面:(1)高性价比的分布式光纤传感解调技术的研发; (2)适合于地质、岩土工程分布式监测的光纤传感器的研发; (3)适应恶劣地质环境的分布式光纤传感器布设工艺研究; (4)海量监测数据的实时处理、误差分析和异常识别; (5)海量监测数据传输技术的开发; (6)基于分布式监测的地质灾害预警和岩土工程安全评估理论研究。