[發明專利]基于對往返波二次調制的擾動源定位方法在審
| 申請號： | 201710508741.4 | 申請日： | 2017-06-28 |
| 公開（公告）號： | CN109141615A | 公開（公告）日： | 2019-01-04 |
| 發明（設計）人： | 倪作廷;趙棟;于洋;鄭智;張強 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍61905部隊 |
| 主分類號： | G01H9/00 | 分類號： | G01H9/00 |
| 代理公司： | 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489 | 代理人： | 陳超 |
| 地址： | 110005 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 擾動源 反射面 往返波 擾動源定位 二次調制 頻率間隔 陷波頻率 次調制 擾動信號 擾動 疊加 快速傅里葉變換 傳播特性 單一頻率 關系計算 頻譜分析 頻譜曲線 頻響曲線 時間差 準確度 陷波 分解 | ||
1.一種基于對往返波二次調制的擾動源定位方法，其特征在于包括如下步驟：
當擾動源對波進行干擾時，對往返波進行二次調制，并獲取往返波兩次調制的時間差與擾動源到反射面之間距離的關系；
將擾動源產生的擾動信號進行分解，計算單一頻率下，兩次調制疊加的擾動分量；
根據光的傳播特性，存在使得兩次調制疊加的擾動分量為0的陷波頻率，根據陷波頻率與陷波頻率之間的頻率間隔的關系，得到頻率間隔與擾動源到反射面之間距離的關系；
獲取擾動信號的頻譜曲線，從頻譜分析中獲取陷波曲線，并對其進行低通濾波，消除曲線的高頻噪聲，得到一次FFT頻響曲線；
對一次FFT頻響曲線進行快速傅里葉變換，得到二次FFT頻響曲線；
尋找二次FFT頻響曲線中的峰值響應頻率，根據所述峰值響應頻率與陷波頻率之間的頻率間隔的關系，計算出頻率間隔；
根據頻率間隔與擾動源到反射面之間距離的關系計算擾動源到反射面之間距離。
2.如權利要求1所述的基于對往返波二次調制的擾動源定位方法，其特征在于：
所述往返波兩次調制的時間差與擾動源到反射面之間距離的關系用下式表示：
其中，T為往返波兩次調制的時間差，L為擾動源到反射面之間距離，neff為光纖的有效折射率，c是真空中的光速。
3.如權利要求1所述的基于對往返波二次調制的擾動源定位方法，其特征在于：
所述單一頻率下，兩次調制疊加的擾動分量采用如下公式表示：
其中，為由頻率為ω的擾動分量在t時刻引起的干涉系統中的光的相移；是與擾動源和光纖特性相關的常量；τ是兩束相干光的時間差。
4.如權利要求3所述的基于對往返波二次調制的擾動源定位方法，其特征在于：
當時，兩次調制疊加的擾動分量為0；波陷征頻率設為fnull(k)，則得到一系列的波陷頻率：
擾動源到反射面之間距離可以表示為：
根據陷波頻率與陷波頻率之間的頻率間隔f0的關系，得到頻率間隔與擾動源到反射面之間距離的關系：
5.如權利要求1所述的基于對往返波二次調制的擾動源定位方法，其特征在于：
在對一次FFT頻響曲線進行快速傅里葉變換之前，采用曲線擬合方法，對獲取的一次FFT頻響曲線進行去除向下趨勢操作。
6.如權利要求5所述的基于對往返波二次調制的擾動源定位方法，其特征在于所述采用曲線擬合方法，對獲取的一次FFT頻響曲線進行去除向下趨勢操作，包括如下步驟：
根據監測光纖的總長度，設定一常數a0作為三次樣條擬合的初始擬合系數，并對一次FFT頻響曲線進行三次樣條擬合，得到預擬合曲線；
一次FFT頻響曲線與預擬合曲線相減，得到預去除向下趨勢的一次FFT頻響曲線；
對預去除向下趨勢的一次FFT頻響曲線進行FFT處理，分析一次FFT曲線的頻譜成分，得到預二次FFT頻響曲線；
尋找預二次FFT頻響曲線的峰值響應頻率，依據峰值響應頻率的大小，重新調整三次樣條擬合新的擬合系數a；
設定三次樣條擬合的擬合系數為a，重新對一次FFT頻響曲線進行擬合，得到的曲線稱為一次FFT頻響曲線的擬合曲線；
一次FFT頻響曲線減去一次FFT頻響曲線的擬合曲線，消除掉一次FFT頻響曲線的向下趨勢。
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