Ф-OTDR光纤传感技术在供水管道泄漏检测中的应用

"这篇论文研究了基于Ф OTDR(相位敏感的时域反射计)光纤传感技术在供水管道泄漏辨识中的应用。通过利用分形盒维数和改进近似熵作为特征量，该方法能有效区分不同工况下的泄漏振动和其他干扰信号。论文详细介绍了如何利用泄漏孔附近的空泡噪声特性，以及湍流噪声的混沌特性来提取信号特征，并通过去噪处理后的信号在二维参数平面上设置阈值范围，从而实现高精度的泄漏辨识。实验结果显示，该方法对泄漏辨识的准确率可达96.7%。" 在供水管道监测领域，Ф OTDR光纤传感技术是一项重要的技术，它能够分布式地感知管道沿线的振动情况。本研究中，由于城市供水管道所处环境的复杂性，如何准确识别出泄漏与其他干扰源成为了一个关键问题。作者提出了结合分形理论和混沌理论的方法来解决这一问题。 首先，研究者利用分形盒维数来度量时域信号的空间填充度。针对泄漏孔附近产生的空泡噪声，他们提出了一种新方法来寻找无标度区，从而更准确地捕捉到过电平率很高的信号特征。这有助于识别出与泄漏相关的特定模式。 其次，为了进一步分析信号的混沌特性，他们引入了近似熵的概念。通过一种改进的相似容限选取方法，他们能够更好地衡量信号的随机性，这对于区分不同类型的干扰至关重要。 最后，将去噪处理后的检测信号的分形盒维数和改进近似熵作为输入，构建了一个二维参数平面。在这个平面上设定阈值范围，可以有效地辨识出管道泄漏信号，从而与非泄漏干扰信号区分开来。实验证明，这种方法在辨识泄漏的准确性上表现出色，达到了96.7%的高准确率。 这项研究为供水管道的泄漏检测提供了一种新颖且高效的手段，其基于分形和混沌理论的特征提取及模式识别方法，对于提高城市供水系统的安全性与稳定性具有重要意义。这一方法有望在未来被广泛应用于实际的管道监测系统中，减少因泄漏导致的水资源浪费和潜在的安全隐患。