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基于差分-补偿-积累算法的Ф-OTDR系统相位解调方法

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光学学报 2024年

作者：张立欣康清华黄达霍锴刘紫娟李永倩华北电力大学电子与通信工程系华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室

基于相位敏感光时域反射计的分布式声波传感系统常用于振动信号的检测，但在相位解调时容易产生相位模糊现象，导致解调后的相位值失真、难以准确反映振动信息。针对相位模糊问题，提出一种基于差分-补偿-积累的相位解调算法，可有效避... 详细信息

基于相位敏感光时域反射计的分布式声波传感系统常用于振动信号的检测，但在相位解调时容易产生相位模糊现象，导致解调后的相位值失真、难以准确反映振动信息。针对相位模糊问题，提出一种基于差分-补偿-积累的相位解调算法，可有效避免相位变化幅度超出2π时产生的相位错乱现象，实现振动信号相位信息的准确提取。对数字正交相位解调得到的相位信号进行一次后向差分，消除积累的相位噪声，避免相位噪声的全局传播，最小化误差；通过在差分域选择合适的补偿系数对相位信号进行补偿，扩大差分-补偿-积累方法的解调范围；将补偿后的相位进行累加获得准确的相位值。实验结果表明，本方法在10 m空间分辨率下实现了20 Hz、60 Hz和100 Hz振动信号的重建，并有效降低了相位噪声的干扰、提升了系统信噪比。

关键词：相位敏感光时域反射计相位解调振动检测相位模糊

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公立医院突发公共卫生事件预算绩效管理探析

财讯 2024年第5期 53-55页

作者：李永倩亳州市薛阁社区卫生服务中心

在公共卫生突发事件当中，公立医院发挥着重要的作用，承担着共同救治的职责，但是在预算绩效管理以及预算编制方面存在一些不足。做好公立医院公共突发卫生事件的项目预算绩效管理工作，更有助于促进医院的全面发展，提高资金的使用效... 详细信息

在公共卫生突发事件当中，公立医院发挥着重要的作用，承担着共同救治的职责，但是在预算绩效管理以及预算编制方面存在一些不足。做好公立医院公共突发卫生事件的项目预算绩效管理工作，更有助于促进医院的全面发展，提高资金的使用效益。为此，本文针对公立医院突发公共卫生事件预算绩效管理进行相应的探讨，希望能够为行业内相关人士提供相应的参考。

关键词：公立医院公共卫生事件绩效管理

PSK脉冲编码降低瑞利散射型光纤传感系统相干瑞利噪声的理论和仿真研究

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传感技术学报 2024年第7期37卷 1223-1229页

作者：王磊李永倩张立欣范海军华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

频移平均(Frequency Shift Averaging,FSAV)技术是目前降低相干瑞利噪声(Coherent Rayleigh noise,CRN)的最主要方法,然而其降噪效果会受到频率漂移和脉冲啁啾效应的影响,且不适合应用在高空间分辨率系统中。针对以上问题,提出一种利用... 详细信息

频移平均(Frequency Shift Averaging,FSAV)技术是目前降低相干瑞利噪声(Coherent Rayleigh noise,CRN)的最主要方法,然而其降噪效果会受到频率漂移和脉冲啁啾效应的影响,且不适合应用在高空间分辨率系统中。针对以上问题,提出一种利用相移键控(Phase Shift Keying,PSK)脉冲编码降低CRN的新方法。详细分析了该方法的原理,仿真验证了该方法的有效性和适用性。结果表明:该方法不仅能有效降低CRN,且能在高空间分辨率下完全适用,为基于瑞利散射的高空间分辨率高精度分布式光纤传感系统中CRN的降低提供了新的视角和实用方法。

关键词：相干瑞利噪声频移平均技术 PSK 脉冲编码多编码序列

配电网中任务卸载决策与边缘资源分配优化方法

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计算机工程与应用 2024年第5期60卷 281-290页

作者：朵春红匡竹齐国梁梅华威李保罡李永倩华北电力大学河北省能源电力知识计算重点实验室河北保定071003 华北电力大学计算机系河北保定071003 华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

移动边缘计算可以减轻配电网核心网络中海量数据的传输及处理压力,相对于云计算,边缘节点有限的计算能力使边缘资源的高效利用成为挑战。基于此,提出一种配电网中任务卸载决策与边缘资源分配优化方法。在包含多边缘节点多用户设备的配... 详细信息

移动边缘计算可以减轻配电网核心网络中海量数据的传输及处理压力,相对于云计算,边缘节点有限的计算能力使边缘资源的高效利用成为挑战。基于此,提出一种配电网中任务卸载决策与边缘资源分配优化方法。在包含多边缘节点多用户设备的配电网场景中,考虑任务随机、资源有限、计算能力不均衡及时延要求高等因素,构建云-边-端三层任务卸载及边缘资源分配优化模型;将优化过程分为计算卸载和资源拍卖两个阶段,在计算卸载阶段设计基于DRL的在线决策算法,在资源拍卖阶段设计基于补偿策略的多轮迭代拍卖算法;提出基于改进DQN算法的任务卸载与资源分配优化方法。仿真结果表明,在动态变化的配电网场景中,所提算法可有效提高系统计算能效和边缘节点效益。

关键词：移动边缘计算配电网任务卸载资源分配

基于经验模态分解的单端BOTDA系统降噪方法研究

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半导体光电 2024年第2期45卷 336-340页

作者：张立欣刘紫娟康清华王磊李永倩华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

针对单端布里渊光时域分析(BOTDA)系统存在噪声大、信噪比较低等不足,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,... 详细信息

针对单端布里渊光时域分析(BOTDA)系统存在噪声大、信噪比较低等不足,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,对经验模态分解的降噪效果进行对比分析。实验和仿真结果表明,经验模态分解算法对温度传感系统具有良好的降噪效果,降噪后信噪比提升了约3.06dB,温度测量精度提升了约0.98℃。

关键词：布里渊光时域分析经验模态分解温度传感降噪方法

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基于混合干涉结构的光纤温盐深传感器设计

传感器与微系统 2024年第4期43卷 88-91页

作者：张雨微李永倩姚国珍赵旭刘婷武佳琪华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

提出了一种基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)级联马赫-曾德干涉仪(MZI)的混合干涉型光纤温盐深传感器。利用两段单模光纤与二氧化硅(SiO_(2))毛细管制作了28μm的FPI微腔。FPI导出单模光纤依次与大芯径多模光纤、细芯光纤对准熔接,并在细芯... 详细信息

提出了一种基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)级联马赫-曾德干涉仪(MZI)的混合干涉型光纤温盐深传感器。利用两段单模光纤与二氧化硅(SiO_(2))毛细管制作了28μm的FPI微腔。FPI导出单模光纤依次与大芯径多模光纤、细芯光纤对准熔接,并在细芯光纤后错位熔接单模光纤,FPI导出单模-多模-细芯-错位熔接单模构成MZI。对传感器的温度、折射率及深度响应特性进行了理论分析和实验研究,通过监测反射谱和透射谱,选取不同的特征波长。实验结果表明:FPI对折射率变化不敏感,温度和深度灵敏度为0.578 nm/℃和1.297 2 nm/cm, MZI两个特征波谷对温度灵敏度分别为0.052 4 nm/℃和0.055 2 nm/℃,折射率灵敏度分别为-35.157 nm/RIU和-27.581 nm/RIU,对深度变化不敏感。该传感器具有制作简单、成本低廉等优点。

关键词：光纤传感法布里-珀罗干涉仪马赫-曾德干涉仪温度折射率深度

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基于分布式应变测量的光纤形状还原算法研究

传感器与微系统 2024年第4期43卷 157-160页

作者：武佳琪李永倩王健健刘婷张雨薇赵旭华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室河北保定071003

为了验证并行传输标架还原光纤传感器形状的可行性和准确性,设计了基于单模光纤的形状传感器,提出了利用有限元分析方法进行形状传感器建模和分布式应变信息的提取,对比分析了并行传输标架和弗莱纳标架在形状传感器不同弯曲形状和不同... 详细信息

为了验证并行传输标架还原光纤传感器形状的可行性和准确性,设计了基于单模光纤的形状传感器,提出了利用有限元分析方法进行形状传感器建模和分布式应变信息的提取,对比分析了并行传输标架和弗莱纳标架在形状传感器不同弯曲形状和不同应变采样点数下的还原精度。结果表明:并行传输标架进行传感器形状还原时,不仅很好地还原了传感器的形状,而且弥补了在奇点位置前后弗莱纳标架方向发生突变,造成还原结果出现较大误差的不足。并行传输标架的远端位置误差低于光纤总长度的0.003 42%,相较弗莱纳标架,降低了10倍。

关键词：单模光纤形状传感器并行传输标架形状传感有限元分析

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φ-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题

红外与激光工程 2015年第9期44卷 2800-2804页

作者：李永倩马立华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

针对φ-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题,推导了背向瑞利散射光功率与干涉光场相位差、干涉光场相位差与光纤应变的关系式,分析了相位模糊现象的发生原因及表现形式,研究了相位模糊对传感系统性能的影响及系统最大可检测应变与空间分... 详细信息

针对φ-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题,推导了背向瑞利散射光功率与干涉光场相位差、干涉光场相位差与光纤应变的关系式,分析了相位模糊现象的发生原因及表现形式,研究了相位模糊对传感系统性能的影响及系统最大可检测应变与空间分辨率的关系,并进行了仿真验证。结果表明:相位模糊是限制系统应变测量范围的主要因素,它会引起振动频率的误判和振动幅度的测量错误,还可能导致大应变信息的漏报;系统空间分辨率越高,应变测量范围越大,说明φ-OTDR振动传感系统适用于高空间分辨率振动的测量。研究结果为φ-OTDR振动传感系统参数设计和系统优化提供了理论参考。

关键词：相位模糊 φ-OTDR 振动传感仿真

布里渊回波分布式传感系统的解析模型与仿真研究

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光电工程 2013年第4期40卷 136-143页

作者：李永倩李欢王虎华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

本文研究了布里渊回波分布式光纤传感系统的原理,采用微扰法推导了瞬态受激布里渊散射(SBS)耦合波方程组,求得了SBS作用的瞬态解。利用Matlab仿真研究了不同脉冲调制的布里渊光时域分析(BOTDA)系统中SBS过程的布里渊增益曲线,并对传感... 详细信息

本文研究了布里渊回波分布式光纤传感系统的原理,采用微扰法推导了瞬态受激布里渊散射(SBS)耦合波方程组,求得了SBS作用的瞬态解。利用Matlab仿真研究了不同脉冲调制的布里渊光时域分析(BOTDA)系统中SBS过程的布里渊增益曲线,并对传感系统的三维增益谱进行了仿真与分析,结果表明基于亮脉冲调制、暗脉冲调制、π-相位脉冲调制的BOTDA系统具有高的布里渊增益和窄的布里渊线宽,同时能够实现高的空间分辨率,其中π-相位脉冲调制时可获得最大的布里渊增益。

关键词：布里渊回波 SBS耦合波方程组微扰法 π-相位脉冲调制