[發(fā)明專利]一種基于分布式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理算法

有效

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• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111207854B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戈志華;陳躍華
• 申請（專利權(quán)）人: 國興匯金（深圳）科技有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K11/324;G01K15/00
• 代理公司: 深圳市金信啟明知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44484
• 代理人: 周斌

本發(fā)明涉及一種基于分布式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理算法，包括設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)并創(chuàng)建測量任務(wù)；打開激光器發(fā)送脈沖，數(shù)據(jù)采集模塊采集光纖的斯托克斯信號和反斯托克斯信號并分別求取其平均值；關(guān)閉激光器，數(shù)據(jù)采集模塊采集背景噪聲信號并求取其平均值；分別將斯托克斯信號和反斯托克斯信號的平均值減去背景噪聲信號的平均值，并進(jìn)行滑窗平滑處理，然后利用插值算法將經(jīng)滑窗平滑處理的斯托克斯信號和反斯托克斯信號拉伸至固定的采樣空間間隔內(nèi)，計算光纖同一點(diǎn)位置上的斯托克斯信號和反斯托克斯信號的比值序列以得到光纖的溫度序列。本發(fā)明提高了光纖溫度分辨率的一致性，提高了長距離的測量精度，進(jìn)而提高了整個分布式光纖溫度傳感器的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分布式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理算法。

背景技術(shù)

分布式光纖溫度傳感器主要依據(jù)光纖的光時域反射和光纖的背向拉曼散射溫度效應(yīng)，測量沿光纖每一點(diǎn)的溫度。現(xiàn)在市場上的分布式光纖溫度傳感器采用的都是單端口光纖配置模式，無法保證其溫度測量精度，同時溫度分辨率隨著光纖長度的增加而變差，測量不準(zhǔn)確。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種提高光纖各區(qū)域溫度分辨率穩(wěn)定性的基于分布式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理算法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種基于分布式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理算法，包括以下步驟：

S100，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)并創(chuàng)建測量任務(wù)；

S200，反射信號采集：打開激光器發(fā)送脈沖，數(shù)據(jù)采集模塊采集光纖的斯托克斯信號和反斯托克斯信號，并分別求取斯托克斯信號和反斯托克斯信號的平均值；

S300，噪聲信號采集：關(guān)閉激光器，數(shù)據(jù)采集模塊采集背景噪聲信號，并求取背景噪聲信號的平均值；

S400，數(shù)據(jù)處理：分別將斯托克斯信號和反斯托克斯信號的平均值減去背景噪聲信號的平均值，得到去噪后的斯托克斯信號和反斯托克斯信號并對其進(jìn)行滑窗平滑處理，利用插值算法將經(jīng)過滑窗平滑處理的斯托克斯信號和反斯托克斯信號拉伸至固定的采樣空間間隔內(nèi)，計算光纖同一點(diǎn)位置上的斯托克斯信號和反斯托克斯信號的比值序列，以得到光纖的溫度序列。

進(jìn)一步地，噪聲信號采集還包括對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的背景噪聲信號進(jìn)行濾波處理，以去除背景噪聲信號中的高頻部分。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)參數(shù)包括背景噪聲采樣次數(shù)、后向散射信號采樣次數(shù)、采樣空間間隔以及單、雙端口模式等相關(guān)參數(shù)。

進(jìn)一步地，對光纖的溫度序列計算方差。

進(jìn)一步地，當(dāng)采用雙端口模式時，將光纖兩端的數(shù)據(jù)對齊處理，得到光纖同一點(diǎn)位置上的斯托克斯信號和反斯托克斯信號的比值序列，以得到光纖的溫度序列。

進(jìn)一步地，通過兩個端口的斯托克斯信號和反斯托克斯信號的比值序列計算損失校正參數(shù)，得到損失校正參數(shù)序列。

進(jìn)一步地，分別計算兩個端口的斯托克斯信號和反斯托克斯信號在每一點(diǎn)溫度的權(quán)重，并根據(jù)兩者的權(quán)重計算得到溫度對數(shù)曲線η序列，最后根據(jù)溫度對數(shù)曲線η序列得到優(yōu)化后的溫度序列。

進(jìn)一步地，還包括S500，數(shù)據(jù)打包：將原始數(shù)據(jù)打包，便于后續(xù)軟件的解析處理。

本發(fā)明技術(shù)方案具有的有益效果：

本發(fā)明的基于分布式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理算法，通過反射信號的采集、噪聲信號的采集以及數(shù)據(jù)處理得到光纖的溫度序列，提高了光纖每個測量點(diǎn)上溫度分辨率的一致性，提高了長距離的測量精度，進(jìn)而提高了整個分布式光纖溫度傳感器的應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖；