一种分布式光纤监测系统及其监测方法

摘要

本发明公开了一种分布式光纤监测系统及其监测方法，激光光源产生连续光，经声光或电光调制器调制转换为光脉冲，光脉冲由光纤环形器进入3db光耦合器，在3db光耦合器中按功率1:1分为两束光分别注入两路传感光纤中，传播过程中产生的背向传播散射光或菲涅尔反射光沿与所述光脉冲传播相反的方向在传感光纤中传播，并在反向通过3db光耦合器时形成干涉光信号，通过光纤环形器进入光电探测器形成电信号，并输入至信号采集调理模块，信号采集调理模块进行放大、滤波和模数转换处理后，输出数字信号。本发明满足了现有结构健康监测的需求，且在其他领域也拥有一定的应用前景；通过扰动信号可以及时的监测到结构损伤信号，对结构体进行维修。

主权项

一种分布式光纤监测系统的监测方法，所述系统包括：激光光源，所述激光光源产生连续光，经声光或电光调制器调制转换为光脉冲，所述光脉冲由光纤环形器进入3db光耦合器，在所述3db光耦合器中按功率1:1分为两束光分别注入两路传感光纤中，传播过程中产生的背向传播散射光或菲涅尔反射光沿与所述光脉冲传播相反的方向在所述传感光纤中传播，并在反向通过所述3db光耦合器时形成干涉光信号，通过所述光纤环形器进入光电探测器形成电信号，并输入至信号采集调理模块，所述信号采集调理模块进行放大、滤波和模数转换处理后，输出数字信号；其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：(1)上位机选取连续发射N次光脉冲产生的N条数字信号曲线；(2)选取平均次数M，间隔参数l，对所述N条数字信号曲线进行移动平均，获取平均曲线；(3)对每条所述平均曲线进行标准化处理；(4)将经标准化处理后的K条平均曲线组合形成一个K×n的2维矩阵，依次提取矩阵的列向量，将得到n条新的曲线Y＝{Y₁,Y₂,…,Y_j,…,Y_n}，依次求取每条曲线Y_j的均值和标准差σ'_j；(5)计算每条曲线Y_j的均值和均方差σ'_j的比值并作为传感光纤沿线第j点振动情况的估计；(6)提取所有数字信号曲线r＝{r₁,r₂,r₃,…,r_i,…,r_N}中每条曲线第j点的数据，得到扰动事件的时域信号；其中，r_i对应未经处理的第i次光脉冲所得到的数字信号曲线；Y_j为第j个采样点所对应光纤位置处的时域信号。