发明名称 相位敏感光时域反射光纤传感系统定位方法
摘要 本发明涉及一种相位敏感光时域反射光纤传感系统定位方法,包括以下步骤:采集多次光脉冲对应的拍频数字信号、获得背向散射光相位矩阵Ф、确定外界振动扰动位置Y、在外界振动扰动位置Y之前和之后分别选取无相位扰动的位置X1和Z1及X2和Z2,对X1和Z1及X2和Z2在背向散射光相位矩阵Ф中对应列相位进行相位解卷绕,将相位变化拓展到-∞~+∞范围;如果相位扰动位置的之前和之后位置的相位随时间变化相同,判决相位扰动为误报;否则,判决相位扰动为真实外界振动事件。本发明有效解决Ф-OTDR系统应用中由于偏振衰落、干涉衰落引入错误异常相位的问题,克服衰落导致误报率高的问题,实现真实外界扰动事件的准确定位。它基于常规的Ф-OTDR光纤分布式传感系统,简便易行。
申请公布号 CN105466548A 申请公布日期 2016.04.06
申请号 CN201510941674.6 申请日期 2015.12.16
申请人 上海大学 发明人 庞拂飞;贺梦婷;梅煊玮;张小贝;王廷云
分类号 G01H9/00(2006.01)I 主分类号 G01H9/00(2006.01)I
代理机构 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人 何文欣
主权项 一种相位敏感光时域反射光纤传感系统定位方法,所述相位敏感光时域反射光纤传感系统,包括窄线宽激光器(1),1´2光纤耦合器(2),声光调制器(3),掺铒光纤放大器(4),光纤环形器(5),传感光纤(6),2´2光纤耦合器(7),平衡光探测器(8),数据采集卡(9),计算机(10);窄线宽激光器(1)经过1´2光纤耦合器(2)分成两路,其中一路光信号经过声光调制器(3)调制为移频的光脉冲,再经过掺铒光纤放大器(4)进行光功率放大后通过光纤环形器(5)输入到传感光纤(6)中传输,光脉冲在传感光纤(6)中传输激发的背向散射光沿传感光纤(6)进行背向传输到达光纤环形器(5);1´2光纤耦合器(2)的另一路光信号与光纤环形器(5)返回的背向散射光分别由两个端口注入到2´2光纤耦合器(7)中传输并相干,2´2光纤耦合器(7)的两个输出端口与平衡光探测器(8)连接,进行光电转换获得背向散射光拍频电信号,经数据采集卡(9)采集得到数字拍频信号输出至计算机(10)计算拍频信号的幅度和相位信息;其特征在于包括以下步骤:步骤1:所述数据采集卡(9)采集1次以上光脉冲对应的拍频数字信号,基于光时域反射原理,构建拍频数字信号二维矩阵R=[R<sub>i,j</sub>]<sub>MxN</sub>,其中,R<sub>i,j</sub>表示所述采集卡(9)采集到的第i次光脉冲对应的在传感光纤第j位置上的背向散射光拍频数字信号值;步骤2:采用数字正交解调信号处理方法,由所述拍频数字信号二维矩阵R获得背向散射光相位矩阵Ф;步骤3:将背向散射光相位矩阵Ф中相隔k列的两列Ф<sub>m,j</sub>和Ф<sub>n,j</sub>相减,其中,k可取1~500,获得拍频信号相隔k个采样点的相位差二维矩阵S,其中,S<sub>m,j</sub>=Ф<sub>m,j</sub>‑Ф<sub>n,j</sub>,以传感光纤位置为横坐标参量,画出矩阵S各行曲线,找出相位扰动位置;步骤4:在所述相位扰动位置之前和之后分别选取一个无相位扰动的位置X1和Z1及X2和Z2,对X1和Z1及X2和Z2在所述背向散射光相位矩阵Ф中对应列相位Ф<sub>X1</sub>和Ф<sub>Z1</sub>及Ф<sub>X2</sub>和Ф<sub>Z2</sub>进行相位解卷绕,将相位变化拓展到‑∞~+∞范围;步骤5:分别画出Ф<sub>X</sub>和Ф<sub>Z</sub>两列相位随时间的变化曲线,如果相位扰动位置的之前和之后位置的相位随时间变化相同,判决该相位扰动为误报;否则,判决该相位扰动为真实外界振动事件。
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