[實用新型]基于Simplex編碼的POTDR系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720076020.6
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN206504741U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 王超東;唐明;石先明;劉立海;劉正自
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11228
• 代理人: 程殿軍,張瑾

技術(shù)領域

本實用新型涉及光纖傳感領域，尤其涉及一種基于Simplex編碼的POTDR系統(tǒng)。

背景技術(shù)

1981年，A.J.Roger首次正式提出利用POTDR(偏振光時域反射技術(shù))進行分布式的物理量傳感和測量。POTDR系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在光纖的偏振模色散(PMD)、雙折射分布、偏振相關損耗(PDL)、拍長估計、入侵探測以及振動頻率測量等參數(shù)的測量方面具有廣泛的應用。

POTDR系統(tǒng)作為基于光時域反射(OTDR)原理的系統(tǒng)之一，其探測信號為光纖中的背向瑞利散射信號。OTDR系統(tǒng)中存在系統(tǒng)信噪比(SNR)和空間分辨率之間相互制約的問題，即提高系統(tǒng)的信噪比會降低系統(tǒng)的空間分辨率。同樣在POTDR系統(tǒng)中也存在這個問題。另外研究發(fā)現(xiàn)POTDR系統(tǒng)中隨著脈沖寬度的增加，信號的偏振度(DOP)呈現(xiàn)降低趨勢，而現(xiàn)有技術(shù)中提高信噪比的通常方法是提高脈沖寬度，即提高信噪比會降低系統(tǒng)的空間分辨率，同時會降低信號的偏振度(DOP)，而DOP的降低將會同比例降低系統(tǒng)探測信號的動態(tài)范圍。在實際應用中，系統(tǒng)的可探測距離隨脈沖寬度的增加而增加，因此實際應用中需要最大程度的增加脈沖寬度，即需要高的信噪比，但是脈沖寬度或信噪比與空間分辨率以及DOP之間相互制約的技術(shù)問題阻擋了POTDR系統(tǒng)的進一步發(fā)展與應用。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中無法解決POTDR系統(tǒng)中信噪比、DOP以及空間分辨率三者之間的相互制約問題的技術(shù)問題，提供了一種基于Simplex編碼的POTDR系統(tǒng)。

本實用新型提供了一種基于Simplex編碼的POTDR系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括激光驅(qū)動調(diào)制模塊、環(huán)形器、光采集器、數(shù)據(jù)采集器、編碼信號產(chǎn)生模塊、光纖傳感鏈路以及數(shù)據(jù)處理器；

所述編碼信號產(chǎn)生模塊與所述激光驅(qū)動調(diào)制模塊以及所述數(shù)據(jù)采集器連接，所述編碼信號產(chǎn)生模塊用于根據(jù)Simplex編碼的生成規(guī)則產(chǎn)生驅(qū)動調(diào)制編碼，并將所述驅(qū)動調(diào)制編碼發(fā)送給所述激光驅(qū)動調(diào)制模塊以及所述數(shù)據(jù)采集器；

所述激光驅(qū)動調(diào)制模塊與所述環(huán)形器的第一端口連接，所述環(huán)形器的第二端口與所述光纖傳感鏈路，所述環(huán)形器的第三端口與所述光采集器連接，所述激光驅(qū)動調(diào)制模塊根據(jù)所述驅(qū)動調(diào)制編碼對光信號進行調(diào)制，形成編碼脈沖光信號，并通過所述環(huán)形器發(fā)送給所述光纖傳感鏈路；所述光采集器采集所述光纖傳感鏈路返回的背向散射信號；

所述光采集器與所述數(shù)據(jù)采集器連接，所述光采集器將所述背向散射信號發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集器；

所述數(shù)據(jù)采集器與所述數(shù)據(jù)處理器連接，并將所述驅(qū)動調(diào)制編碼以及所述背向散射信號發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述驅(qū)動調(diào)制編碼對所述背向散射信號進行解碼和移位處理得到POTDR系統(tǒng)信號。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動調(diào)制編碼為一個n*n矩陣。

優(yōu)選地，所述激光驅(qū)動調(diào)制模塊按照所述矩陣的行向所述光纖傳感鏈路依次發(fā)送n組所述編碼脈沖光信號，其中所述編碼脈沖光信號為包含n比特的對應行的元素的脈沖光信號。

優(yōu)選地，所述光采集器依次采集所述光纖傳感鏈路返回的n個背向散射信號。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理器包括解碼單元，所述解碼單元利用所述驅(qū)動調(diào)制編碼的逆矩陣對所述n個背向散射信號進行解碼。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理器還包括移位平均單元，所述移位平均單元用于對解碼后的背向散射信號進行移位處理，之后進行求平均處理確定所述POTDR系統(tǒng)信號。

由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提供一種基于Simplex編碼的POTDR系統(tǒng)，其中基于Simplex編碼的POTDR系統(tǒng)包括包括激光驅(qū)動調(diào)制模塊、環(huán)形器、光采集器、數(shù)據(jù)采集器、編碼信號產(chǎn)生模塊、光纖傳感鏈路以及數(shù)據(jù)處理器；編碼信號產(chǎn)生模塊用于根據(jù)Simplex編碼的生成規(guī)則產(chǎn)生驅(qū)動調(diào)制編碼，并將驅(qū)動調(diào)制編碼發(fā)送給激光驅(qū)動調(diào)制模塊以及數(shù)據(jù)采集器；激光驅(qū)動調(diào)制模塊根據(jù)驅(qū)動調(diào)制編碼對光信號進行調(diào)制，形成編碼脈沖光信號，并通過環(huán)形器發(fā)送給光纖傳感鏈路；光采集器采集光纖傳感鏈路返回的背向散射信號；光采集器將背向散射信號發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器將驅(qū)動調(diào)制編碼以及背向散射信號發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)驅(qū)動調(diào)制編碼對背向散射信號進行解碼和移位處理得到POTDR系統(tǒng)信號。該系統(tǒng)利用Simplex編碼技術(shù)生成編碼脈沖光信號，并對背向散射信號進行解碼移位等操作能夠在不降低信號DOP和空間分辨率的前提下，提高系統(tǒng)信噪比。

附圖說明