自适应增益均衡型分布式光纤传感光信号接收方法及装置

摘要

本发明公开了一种自适应增益均衡型分布式光纤传感光信号接收方法和装置，可自动适应不同类型的光纤及激光器，具有扰动判别功能，消除传感信息对系统参数控制的影响，可以消除前置放大器输出的固有偏置并可补偿它的缓慢漂移，实现分布式光纤传感系统的增益自动均衡功能，拓展了系统的空间动态范围，保证了灵敏度在空间范围上的均匀性，同时具有高适应性和稳定性。

主权项

一种自适应增益均衡型分布式光纤传感光信号接收方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)前置放大器(1)放大原始光电信号后输出形如下式的电信号F_i(t)：$F_i\left(t\right)=A_i{e}^{-B_{i}t}+D_i\left(t\right)e^{-B_{i}t}+C_i$其中，指数部分为无扰动时背向散射光本身的衰减信号，C_i为直流偏置电压，D_i(t)为扰动叠加信号，i是激光脉冲发送周期的序号，t是激光脉冲发送周期内的计时，A_i为接收到的光信号的初始强度，B_i为光纤指数衰减因子，A_i和B_i的大小与光纤的型号、激光的波长和功率有关；2)将所述电信号F_i(t)输入至主放大器(2)，得到放大信号G_i(t)为：$G_i\left(t\right)={\mathrm{kA}}_i{e}^{-B_{i}t}+{\mathrm{kD}}_i\left(t\right)e^{-B_{i}t}+{\mathrm{kC}}_i$其中，k为主放大器放大倍数；3)将所述放大信号G_i(t)同时输入第一模数转换器(3)和减法器(7)的同相输入端(701)，并将偏置校正信号C′_i输入减法器(7)的反相输入端(702)，根据下式得到减法器(7)输出信号I_i(t)：$I_i\left(t\right)={\mathrm{kA}}_i{e}^{-B_{i}t}+{\mathrm{kD}}_i\left(t\right)e^{-B_{i}t}+{\mathrm{kC}}_i-C_i^{\prime };$其中，所述偏置校正信号C′_i是由比例积分(PI)控制器(11)通过第一数模转换器(13)输出的；4)将所述减法器(7)输出信号输入增益可控运算放大器(8)的信号输入端，同时将参数提取模块(5)提取到的光信号的初始强度A′_i和光纤指数衰减因子B′_i经处理后输入增益可控运算放大器(8)的增益控制电压输入端，然后将增益可控运算放大器(8)的输出经(9)模数转换后输出信号J_i(t)：$J_i\left(t\right)=\mathrm{gk}(1+\frac{D_i\left(t\right)}{A_i^{\prime }})+{\Delta }_i\left(t\right)$其中A′_i是参数提取模块(5)提取到的光信号的初始强度，B′_i是参数提取模块(5)提取到的光纤指数衰减因子，g为增益可控运算放大器在控制电压为0时的增益。