[發明專利]一種提高分布式光纖測溫系統空間分辨率的方法及系統

有效

• 申請號: 202010780854.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111928972B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 夏益輝;葉志浩;王澤潤;黃靖;陳建東;馮國利;陳誠;肖晗;李耕
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 鄭飛

一種提高分布式光纖測溫系統空間分辨率的方法及系統，所述方法包括：步驟1，根據需要達到的空間分辨率和采集卡采樣頻率確定采樣周期和每個采樣周期的采樣動作次數；步驟2，利用時鐘控制器控制分布式光纖測溫系統的光電轉換系統和數據采集系統在一個周期內按照確定的采樣動作次數進行多次采樣動作；步驟3，將一個周期內的多次采樣動作得到的數據按照預設規則進行排序，實現采樣頻率的提高。本發明中利用系統時鐘控制器控制采樣系統在一個周期內進行多次動作，并通過時鐘控制器控制其動作時間，等效提高系統的采樣頻率，進而提高系統的空間分辨率。

技術領域

本發明涉及光纖測溫領域，具體涉及一種提高分布式光纖測溫系統空間分辨率的方法及系統。

背景技術

隨著船舶電力系統的容量不斷增大，供電負荷不斷攀升，電纜的運行風險越來越高，一旦出現破損、短路等故障情況，帶來的災難性后果愈發嚴重。因此有必要對電纜進行實時狀態監測，及時掌握電纜溫度狀況，確保船舶電力系統的正常運行。

分布式光纖測溫系統能夠實現全面、實時、精準的溫度監測，且具有體積小、重量輕、電絕緣性好、耐化學腐蝕、耐高溫、靈敏度高、響應快、防爆、防燃、成本低、抗電磁干擾等優勢，能夠適應絕大多數電纜工作環境，彌補了傳統溫度傳感器的缺陷，更適合應用在電纜溫度檢測方面。

由于電力系統的特殊性，對分布式光纖測溫系統的空間分辨率提出了更高要求，而更高的空間分辨率要求數據采集系統具有極高的采樣頻率，如1m的空間分辨率要求100MHz的采樣頻率，受光電轉換系統的響應時間及A/D轉換時間等因素限制，數據采樣系統的采樣頻率很難直接提高。

因此，如何在不考慮光電轉換系統的響應時間及A/D轉換時間等限制因素的情況下提高系統的采樣頻率，就是本發明主要考慮解決的問題。

發明內容

鑒于現有技術中存在的技術缺陷和技術弊端，本發明實施例提供克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種提高分布式光纖測溫系統空間分辨率的方法及系統，具體方案如下：

作為本發明的第一方面，提供一種提高分布式光纖測溫系統空間分辨率的方法，所述方法包括：

步驟1，根據需要達到的空間分辨率和采集卡采樣頻率確定采樣周期和每個采樣周期的采樣動作次數；

步驟2，利用時鐘控制器控制分布式光纖測溫系統的光電轉換系統和數據采集系統在一個周期內按照確定的采樣動作次數進行多次采樣動作；

步驟3，將一個周期內的多次采樣動作得到的數據按照預設規則進行排序，實現采樣頻率的提高。

進一步地，步驟1中，通過如下公式確定采樣周期和每個采樣周期的采樣動作次數；

公式一：

公式二：T＝nT_c；

公式三：

上述公式中，T為采樣周期，n為每個采樣周期內的采樣動作次數，T_c為每次采樣動作的持續工作時間，v表示光纖中光的傳播速度，f表示采集卡的采樣頻率，Δl表示設定的空間分辨率指標，L表示每次采樣動作的測量距離。

進一步地，步驟2具體為：

令n為每個采樣周期內的采樣動作次數，T_c為每次采樣動作的持續工作時間，f表示采集卡的采樣頻率；

周期開始后，在t＝0時刻，脈沖光源開始向光纖中發射泵浦光，每次光源發射脈沖光間隔時間為T_c；