[發明專利]一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法

有效

• 申請號: 201911193571.0
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111006708B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 唐才杰;薛淵澤;王學鋒;藍天
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所;中國航天時代電子有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

本發明公開了一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法，在光纖上設置特征點作為測點定位參考，利用某個測點和參考特征點之間的所有測點的溫度、應變信息計算出該測點的光程補償量，利用某個測點的瑞利散射光譜和初始值之間的相關性更精確地計算出該測點的光程補償量，保證在光程變化情況下能夠準確定位測點在光纖上的物理位置。

技術領域

本發明涉及光纖傳感器信號處理技術，特別是一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法。

背景技術

分布式光纖傳感器利用光纖作為敏感介質，測量沿光纖鋪設路徑分布的溫度、應變、振動、聲等信息，具有測點數目多、本質安全、抗電磁干擾、遠距離測量等優點，在結構的試驗測試、長期監測等領域具有廣泛的應用。

分布式光纖傳感器通常利用光在光纖中傳輸的光程來確定測點在光纖上的物理位置，當傳感光纖的溫度或應變發生變化時，光在光纖中傳輸的光程會發生變化；如果不對測點的光程變化進行補償，則利用光程確定的測點在光纖上的物理位置會偏離真實位置，即產生測點定位誤差。

光程變化是沿著光纖長度累計的，隨著分布式光纖傳感器的光纖長度增加、空間分辨率提高，光程變化導致的測點定位誤差的影響更加顯著。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對光程變化導致的分布式光纖傳感器測點定位誤差問題，提出了一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法，在光纖上設置特征點作為測點定位參考，利用某個測點和參考特征點之間的所有測點的溫度、應變信息計算出該測點的光程補償量，利用某個測點的瑞利散射光譜和初始值之間的相關性更精確地計算出該測點的光程補償量，保證在光程變化情況下能夠準確定位測點在光纖上的物理位置。

本發明的技術解決方案是：

一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法，包括步驟如下：

1)在光纖上設置物理位置固定的M個特征點，將光纖分為M-1個區間，第m個特征點作為光纖的第m個區間的測點定位參考；其中，m∈[1，M-1]；

2)將每個區間內設置多個測點，獲得每個測點的光程補償量，具體為：

21)在光纖的第m個區間內設置N_m個測點，N_m的取值范圍為10～1000；

22)按照m個區間內每個測點和第m個參考特征點之間的距離由小到大對每個測點依次編號處理；當要求的定位精度＞0.2mm時，進入步驟23)或24)，當要求的定位精度≤0.2mm時進入步驟24)；

23)利用位于第m個特征點和第m個區間內第n個測點之間的所有測點的溫度值和應變值，確定第m個區間內第n個測點的光程補償量；n∈[2，N_m]；

24)獲得不同光程偏移量下第m個區間內第i個測點在瑞利散射光譜和初始狀態瑞利散射光譜之間的互相關，取互相關峰值最大時對應的光程偏移量作為第i個測點的光程補償量；其中，i∈[1，N_m]。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1)本發明公開的一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法，在傳感光纖上設置特征點作為測點定位誤差補償的參考，有利于減小測點定位誤差沿光纖長度增加的累積。

2)本發明公開的一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法，利用特征點和某個測點之間所有測點的溫度、應變信息對該測點的光程變化進行計算和初步補償，有利于減小運算量。

3)本發明公開的一種分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法，利用測點瑞利散射光譜和初始值之間的相關性進行測點定位誤差的精細補償，可以實現測點定位誤差的高精度補償。

附圖說明

圖1為分布式光纖傳感器測點定位誤差補償方法的特征點示意圖。