[發明專利]相位敏感光時域反射分布式光纖傳感系統精確定位方法

有效

• 申請號: 201710370854.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107167168B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 龐拂飛;梅烜瑋;劉奐奐;王廷云;呂龍寶;宋英雄;陳健;李迎春;張俊杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01D5/36
• 分類號: G01D5/36
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種相位敏感光時域反射分布式光纖傳感系統精確定位方法，其應用的相位敏感光時域反射分布式光纖傳感系統包括窄線寬激光器(1)，1×2光纖耦合器(2)，聲光調制器(3)，摻鉺光纖放大器(4)，光纖環形器(5)，傳感光纖(6)，任意波形發生器(7)，2×2光纖耦合器(8)，平衡光探測器(9)，數據采集卡(10)，計算機(11)；所述的窄線寬激光器(1)經過1×2光纖耦合器(2)分成兩路，一路為傳感探針光信號經過聲光調制器(3)調制為光脈沖，并經過摻鉺光纖放大器(4)進行光功率放大，輸入光纖環形器(5)的一號端口并由二號端口輸出到傳感光纖(6)，產生的瑞利背向散射光由二號端口輸入并由三號端口輸出；1×2光纖耦合器(2)輸出的另一路為本地參考光信號與光纖環形器(5)的三號端口輸出的傳感信號進入2×2光纖耦合器(8)中合波，2×2光纖耦合器(8)兩個輸出端口與平衡光探測器(9)連接，平衡光探測器(9)進行光電轉換并由數據采集卡(10)進行模數轉換傳遞至計算機(11)進行信號處理；其特征在于，后續信號處理包括以下步驟：

步驟1：構建信號的數據矩陣：以單個光脈沖對應的數字信號為行向量，多個連續的光脈沖對應的數字信號按光脈沖發射的時間順序依次作為第1行，第2行，……，第M行，其中M表示光脈沖個數，構建數字信號矩陣D＝[D_i，j]_M×_K，其中，D_i，j表示所述數據采集卡(10)采集到的第i個光脈沖對應傳感光纖第j個數據點上的瑞利散射光數字信號值，K表示單個光脈沖對應的數字信號總長度；將數字信號矩陣D上分為多段k列，其中k≤K，長度為l的信號矩陣S＝[S_i，j]_M×_k作為待測數據矩陣；

步驟2：確定系統空間分辨率：以光脈沖定義系統空間分辨率L＝c×T/(2×n)，其中，c表示真空中的光速，T表示光脈沖持續時間，n表示光纖折射率；

步驟3：利用相位解調算法提取所述的待測數據矩陣S兩端列相位和其位置分別用j_Left和j_Right表示；若和相同，則判定其所在區間(j_Left,j_Right)內無擾動，尋找其他未經檢測的待測數據矩陣，重復進行步驟3，直至所有待測區間均檢測完成；若和不同，則判定其所在區間(j_Left,j_Right)內存在擾動，進行步驟4；

步驟4：檢查所述的待測數據矩陣S長度l是否小于所述的系統空間分辨率L，若是，則利用S中任意一個位置表示擾動源位置，重復步驟3，否則進行步驟5；

步驟5：提取所述的待測數據矩陣S中間位置附近某列相位其位置用j_Middle表示，則將待測數據矩陣S分割成兩段區間(j_Left,j_Middle)和(j_Middle,j_Right)，分別以這兩個區間作為新的待測數據矩陣S，重復步驟3。