论文部分内容阅读
分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场的高新技术，它的出现彻底打破了传统的监测方式，即由传统的点式测量扩展到分布式监测，信息量得到大大的提高。同时，它具有不受强电磁干扰、测量精度高等特点，在土木工程领域得到了广泛的研究和应用。本文从基于喇曼散射的分布式光纤温度传感系统(简称DTS系统)的监测数据出发，重点研究了该系统监测数据的处理理论和技术，并将研究结果应用于工程实际，得到了相应的结论。本文的主要研究内容及结论如下：
(1)研究了基于均值变点分析理论的变点探测法。均值变点探测法是分割时间序列前后均值的变化来反映变点是否存在的一种方法，通过对变点理论的深入研究，并将其应用于DTS系统的监测数据变点探测中，可以较准确的判断变点的个数、位置及跳跃度。
(2)探讨了小波奇异性变点探测法。深入研究小波的奇异性分析理论，对小波奇异性分析过程中传统的阈值形式进行了改进，实例验算表明，改进阈值处理的结果比传统阈值处理结果取得了更好的探测效果。
(3)设计了基于小波分析的变点探测法。小波变点探测法是一种具有非参数化的、以变点前后两个特征向量的距离度量来确定变点存在性的方法，该方法综合了均值变点理论与小波分析理论的优点。实例分析表明，此方法比均值变点探测法及小波奇异性变点探测法获得更好的变点探测效果。
(4)改进了矩阵预处理法。在深入研究多小波变换的去噪原理与过程的基础上，探讨了常用的几种多小波预滤波方法，与其他方法相比，改进的矩阵预处理法具有更高的能量集中率，且基于该方法的多小波变换应用于大坝DTS系统监测数据的去噪处理中时，可得到比传统多小波及单小波处理方法更好的去噪效果，提高了信噪比，去噪后很好地保留了曲线的光滑性、突变点特性及峰尖部分。
(5)分析了实际工程的DTS系统监测数据。采用小波变点探测法及改进矩阵预处理的多小波变换方法对温度监测数据进行数据处理，并对处理后的温度曲线进行渗漏分析与定位。验证了本文研究的数据处理技术的有效性及DTS系统在实际工程应用中的可行性，具有较好的实用价值。