[發(fā)明專利]基于并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的布里淵光時(shí)域反射儀方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310009272.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103148878A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂立冬;梁云;李炳林;郭經(jīng)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): G01D5/353
• 分類號(hào): G01D5/353;G01K11/32;G01L1/24
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

1.一種基于并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的布里淵光時(shí)域反射儀的方法，其特征在于，所述方法包括：?

將單頻探測(cè)光脈沖注入到被測(cè)光纖，其在被測(cè)光纖中產(chǎn)生的自發(fā)布里淵散射信號(hào)沿光纖返回與一路單頻本振光混合后經(jīng)光電探測(cè)器將布里淵散射光譜轉(zhuǎn)變?yōu)椴祭餃Y電頻譜；?

利用高速數(shù)據(jù)采集硬件采集整個(gè)布里淵電頻譜；?

利用多通道數(shù)據(jù)并行處理技術(shù)快速提取出數(shù)字布里淵電頻譜信號(hào)中各個(gè)離散頻率通道對(duì)應(yīng)的功率，每個(gè)頻率通道對(duì)應(yīng)一條探測(cè)曲線；?

通過(guò)數(shù)據(jù)擬合算法得到布里淵譜的中心頻率，對(duì)比被測(cè)光纖初始狀態(tài)下布里淵譜的中心頻率，計(jì)算出被測(cè)光纖沿線溫度和/或應(yīng)力信息。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的布里淵光時(shí)域反射儀的方法，其特征在于，所述方法包括：?

將單頻探測(cè)光脈沖注入到被測(cè)光纖，其在被測(cè)光纖中產(chǎn)生的自發(fā)布里淵散射信號(hào)沿光纖返回與一路單頻本振光混合后經(jīng)光電探測(cè)器將布里淵散射光譜轉(zhuǎn)變?yōu)椴祭餃Y電頻譜；?

使用高速數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集，其采樣率大于500Msps，采集得到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)；?

利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，設(shè)計(jì)多通道數(shù)字帶通濾波器將布里淵電頻譜劃分成多個(gè)離散的頻率通道，再通過(guò)數(shù)字下變頻和數(shù)字低通濾波提取出各個(gè)頻率通道的信號(hào)功率，得到關(guān)于布里淵譜頻率、功率和位置信息的三維探測(cè)曲線；?

通過(guò)數(shù)據(jù)擬合算法得到布里淵譜的中心頻率，對(duì)比被測(cè)光纖初始狀態(tài)下布里淵譜的中心頻率，計(jì)算出被測(cè)光纖沿線溫度和/或應(yīng)力信息。?

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的布里淵光時(shí)域反射儀的方法，其特征在于，所述方法包括：?

將單頻探測(cè)光脈沖注入到被測(cè)光纖，其在被測(cè)光纖中產(chǎn)生的自發(fā)布里淵散射信號(hào)沿光纖返回與一路單頻本振光混合后經(jīng)光電探測(cè)器將布里淵散射光譜轉(zhuǎn)變?yōu)椴祭餃Y電頻譜；?

利用基于FPGA的信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)對(duì)布里淵電頻譜的高速數(shù)據(jù)采集、傳輸和多頻率通道數(shù)據(jù)的并行處理；?

基于FPGA的信號(hào)處理電路中高速數(shù)據(jù)采集單元的采樣率大于500Msps，采集得到的數(shù)據(jù)傳輸給FPGA處理；?

在FPGA中編程，設(shè)計(jì)多通道數(shù)字帶通濾波器將布里淵電頻譜劃分成多個(gè)離散的頻率通道，再通過(guò)數(shù)字下變頻和數(shù)字低通濾波提取出各個(gè)頻率通道的信號(hào)功率，得到關(guān)于布里淵譜頻率、功率和位置信息的三維探測(cè)曲線；?

通過(guò)數(shù)據(jù)擬合算法得到布里淵譜的中心頻率，對(duì)比被測(cè)光纖初始狀態(tài)下布里淵譜的中心頻率，計(jì)算出被測(cè)光纖沿線溫度和/或應(yīng)力信息。?

4.一種基于并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的布里淵光時(shí)域反射儀的裝置，其特征在于，所述裝置包括：?

光源模塊，它分兩部分，一路用作探測(cè)光，一路用作本振光；?

單頻探測(cè)光進(jìn)入光脈沖調(diào)制模塊被調(diào)制成探測(cè)光脈沖，單頻本振光直接接入相干探測(cè)模塊；?

調(diào)制模塊，它由光脈沖調(diào)制器及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，將連續(xù)的探測(cè)光調(diào)制成光脈沖；?

光放大模塊，它選用光放大器提升探測(cè)光脈沖的功率；?

相干探測(cè)模塊，它由一個(gè)50/50的X型耦合器和光電探測(cè)器組成。探測(cè)光脈沖在被測(cè)光纖中的背向自發(fā)布里淵散射光沿光纖返回進(jìn)入50/50的X型耦合器的一輸入端，而本振光接入此耦合器的另一輸入端，二者在相干探測(cè)模塊混合并經(jīng)光電探測(cè)器輸出布里淵電頻譜；?

電信號(hào)放大模塊，它選用低噪聲放大器，對(duì)光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大以便高速數(shù)據(jù)采集模塊精確采集數(shù)據(jù)；?

并行數(shù)據(jù)處理模塊，它由多個(gè)并行的數(shù)字帶通濾波器、數(shù)字下變頻單元、數(shù)字低通濾波器組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)離散頻率通道的離散布里淵電頻譜功率的提取，獲得關(guān)于布里淵譜頻率、功率和位置信息的三維探測(cè)曲線；?

數(shù)據(jù)后處理模塊，它將來(lái)自并行數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，尋找布里淵譜的中心頻率，并與初始結(jié)果進(jìn)行比較，確定布里淵頻移量，最終得出被測(cè)光纖沿線各個(gè)位置處溫度和/或應(yīng)力值；?

顯示模塊，它顯示來(lái)自數(shù)據(jù)后處理模塊的數(shù)據(jù)。?

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)的布里淵光時(shí)域反射儀的裝置，其特征在于，所述裝置包括：?

光放大模塊可選用具有雙向放大功能的摻鉺光纖放大；?

使用具有雙向放大功能的摻鉺光纖放大器時(shí)，它的一端與被測(cè)光纖相連，背向自發(fā)布里淵散射信號(hào)返回被它放大后進(jìn)入相干探測(cè)模塊。?