[發(fā)明專利]相位敏感光時域反射分布式光纖傳感系統(tǒng)精確定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710370854.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107167168B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01D5/36
• 分類號: G01D5/36
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)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(tǒng)精確定位方法，其應(yīng)用的相位敏感光時域反射分布式光纖傳感系統(tǒng)包括窄線寬激光器(1)，1×2光纖耦合器(2)，聲光調(diào)制器(3)，摻鉺光纖放大器(4)，光纖環(huán)形器(5)，傳感光纖(6)，任意波形發(fā)生器(7)，2×2光纖耦合器(8)，平衡光探測器(9)，數(shù)據(jù)采集卡(10)，計算機(jī)(11)；所述的窄線寬激光器(1)經(jīng)過1×2光纖耦合器(2)分成兩路，一路為傳感探針光信號經(jīng)過聲光調(diào)制器(3)調(diào)制為光脈沖，并經(jīng)過摻鉺光纖放大器(4)進(jìn)行光功率放大，輸入光纖環(huán)形器(5)的一號端口并由二號端口輸出到傳感光纖(6)，產(chǎn)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(huán)形器(5)的三號端口輸出的傳感信號進(jìn)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(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并由數(shù)據(jù)采集卡(10)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換傳遞至計算機(jī)(11)進(jìn)行信號處理；其特征在于，后續(xù)信號處理包括以下步驟：

步驟1：構(gòu)建信號的數(shù)據(jù)矩陣：以單個光脈沖對應(yīng)的數(shù)字信號為行向量，多個連續(xù)的光脈沖對應(yīng)的數(shù)字信號按光脈沖發(fā)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(shù)，構(gòu)建數(shù)字信號矩陣D＝[D_i，j]_M×_K，其中，D_i，j表示所述數(shù)據(jù)采集卡(10)采集到的第i個光脈沖對應(yīng)傳感光纖第j個數(shù)據(jù)點(diǎn)上的瑞利散射光數(shù)字信號值，K表示單個光脈沖對應(yīng)的數(shù)字信號總長度；將數(shù)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(shù)據(jù)矩陣；

步驟2：確定系統(tǒng)空間分辨率：以光脈沖定義系統(tǒng)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(xù)時間，n表示光纖折射率；

步驟3：利用相位解調(diào)算法提取所述的待測數(shù)據(jù)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(qū)間(j_Left,j_Right)內(nèi)無擾動，尋找其他未經(jīng)檢測的待測數(shù)據(jù)矩陣，重復(fù)進(jìn)行步驟3，直至所有待測區(qū)間均檢測完成；若和不同，則判定其所在區(qū)間(j_Left,j_Right)內(nèi)存在擾動，進(jìn)行步驟4；

步驟4：檢查所述的待測數(shù)據(jù)矩陣S長度l是否小于所述的系統(tǒng)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(fù)步驟3，否則進(jìn)行步驟5；

步驟5：提取所述的待測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)矩陣S分割成兩段區(qū)間(j_Left,j_Middle)和(j_Middle,j_Right)，分別以這兩個區(qū)間作為新的待測數(shù)據(jù)矩陣S，重復(fù)步驟3。