Novel signal processing techniques for fiber optic distributed acoustic sensing
Fiber optik dağıtık akustik algılama için yeni işaret işleme yöntemleri
- Tez No: 592696
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET ÖNCÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sinyal denetleme teorisi, Signal detection theory
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, fiber optik dağıtık akustik sensör (DAS) sistemlerindeki gürültünün etkilerini azaltmak için iki yeni yaklaşım önerilmiş; önerilen yöntemlerin de geçerliliğini kanıtlamak için gerçek bir faz-duyarlı OTDR sistemi geliştirilmiştir. Birinci yaklaşım, faz-OTDR işaretlerinin zamansal uyarlamalı işlenmesine dayanmaktadır. Bu yöntem uyarlamalı doğrusal bir süzgeç çıkışındaki işaret-gürültü oranının en iyileştirilmesini temel alır ve ilgili titreşim frekansı önceden bilindiğinde uyarlamalı uyumlu süzgeç (AMF) olarak anılır. Tezde sunulan ikinci yaklaşım ise titreşim frekanslarının önceden bilinmesini gerektirmez ve özilinti matrisinin en büyük özdeğerinin hesaplanmasına dayalıdır. Her iki yöntem de ölçümlerin özilişki özelliklerinden yararlanmaktadır. Birincisinde, gürültünün en uygun şekilde ve doğrusal olarak süzülmesi için gereken uyarlamalı bir ağırlık vektörünün hesaplanması için gürültü ilinti matrisi kestirilir. İkincisinde, ilinti matrisinin özdeğerleri hesaplanır ve en büyük özdeğer fiber güzergâhı üzerindeki titreşimlerin algılanması için test istatistiği olarak kullanılır. En büyük özdeğer algılama (MED) yöntemi olarak bilinen bu yöntem, ikili sezim eşiğinin tespiti amacı ile rastlantı matrisi kuramı ile desteklenmektedir. İlk olarak önerilen yöntemlerin etkinliği Monte Carlo benzetimleri ile gösterilmiştir. İkinci aşamada, gerçek veri toplamak, AMF ve MED yöntemlerinin laboratuvar testleri ile kullanılabilirliğini doğrulamak amacı ile gerçek bir faz-OTDR sistemi geliştirilmiştir. Son olarak, önerilen yöntemlerin gerçek koşullarda geçerliliğini test etmek amacı ile, hem zemin altında gömülü hem de çit üzerindeki fiber optik kablolar kullanılarak kapsamlı saha testleri gerçekleştirilmiştir. Test sonuçları, herhangi bir optik kuvvetlendirici donanımı kullanmadan ve sistemin frekans yanıtını bozmadan, 20 dB'den yüksek SNR değerleri elde edilebildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, to reduce the effect of noise in phase-sensitive optical time domain based (φ-OTDR) distributed acoustic sensing (DAS) systems, two novel approaches are proposed and a real experimental φ-OTDR system is developed for validation. The first approach is the temporal adaptive processing of φ-OTDR signals which is based on maximizing the signal-to-noise ratio (SNR) at the output of an adaptive linear filter. When the vibration frequency of interest is known a priori, it is called the adaptive matched filter (AMF). The second approach is based on the largest eigenvalue computation of the optical covariance matrix which does not require any prior information about the vibration frequencies. Both methods utilize the correlation properties of the measured data. In the first method, the noise covariance matrix is estimated to compute an adaptive weight vector for optimum linear filtering. In the second method, the eigenvalues of the covariance matrix are computed and the maximum eigenvalue is used as the test statistic for detecting the vibrations along the fiber optic cable route. This so called maximum eigenvalue detection (MED) technique is assisted by the random matrix theory (RMT) to establish the binary detection threshold. First, the efficacy of the proposed methods was demonstrated with Monte Carlo simulations. In the second phase, a φ-OTDR system was developed in the laboratory to gather real data and to verify the AMF and MED techniques with indoor experiments. In the last phase, extensive field tests, with both buried fibers and fibers on fences, were carried out to validate the proposed techniques in real-world conditions. The results show that more than 20 dB of SNR values can be achieved without any reduction in the system bandwidth and using any optical amplifier stage in the hardware.
Benzer Tezler
- Ebubekir Hazım Tepeyran'ın hikayeleri ve romanları
Başlık çevirisi yok
SERPİL HAYBER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Türk Dili ve EdebiyatıGazi ÜniversitesiTürk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BİLGE ERCİLASUN
- Yakup Kadri'nin romanlarında Anadolu
Başlık çevirisi yok
ABDÜLKADİR HAYBER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Türk Dili ve EdebiyatıGazi ÜniversitesiTürk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ERCİLASUN
- Platin halkalı atomik absorpsiyon tekniğinde pnomatik, elektronik, otomik taşıyıcı sisteminin yapımı ve (Cd, Pb, Zn) standart çözeltileri kullanılarak sistemin optimizasyonu
Başlık çevirisi yok
AHMET AVİNÇ
Doktora
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET AYDIN
- Le Non-naturalisme dans la Faute de I'Abbe Mouret d'Emile Zola
Başlık çevirisi yok
GÜRBÜZ SEZGİN
Yüksek Lisans
Fransızca
1986
Fransız Dili ve EdebiyatıCumhuriyet ÜniversitesiBatı Dilleri ve Edebiyatları Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUNA ERTEM
- Structures discursives dans“la grande peur dans la montagne”de Charles-Ferdinand Ramuz
Başlık çevirisi yok
NİLGÜN SÖKMEN
Yüksek Lisans
Fransızca
1985
Fransız Dili ve EdebiyatıCumhuriyet ÜniversitesiBatı Dilleri ve Edebiyatları Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUNA ERTEM