Denoising of BOTDR Dynamic Strain Measurement Using Convolutional Neural Networks

布里渊区 布里渊散射 光学 噪音(视频) 声学 振动 反射计 材料科学 物理 计算机科学 时域 光纤 人工智能 计算机视觉 图像(数学)
作者
Bo Li,Ning‐Jun Jiang,Xiao‐Le Han
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:23 (4): 1764-1764 被引量:11
标识
DOI:10.3390/s23041764
摘要

The Brillouin optical time domain reflectometry (BOTDR) system measures the distributed strain and temperature information along the optic fibre by detecting the Brillouin gain spectra (BGS) and finding the Brillouin frequency shift profiles. By introducing small gain stimulated Brillouin scattering (SBS), dynamic measurement using BOTDR can be realized, but the performance is limited due to the noise of the detected information. An image denoising method using the convolutional neural network (CNN) is applied to the derived Brillouin gain spectrum images to enhance the performance of the Brillouin frequency shift detection and the strain vibration measurement of the BOTDR system. By reducing the noise of the BGS images along the length of the fibre under test with different network depths and epoch numbers, smaller frequency uncertainties are obtained, and the sine-fitting R-squared values of the detected strain vibration profiles are also higher. The Brillouin frequency uncertainty is improved by 24% and the sine-fitting R-squared value of the obtained strain vibration profile is enhanced to 0.739, with eight layers of total depth and 200 epochs.

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