[發明專利]一種基于亞奈奎斯特采樣的Φ-OTDR系統中多頻帶信號檢測方法

有效

• 申請號: 202010815080.1
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112019219B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 秦增光;馮玉茹;劉兆軍;叢振華;李釗;渠帥;王恒
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 付秀穎

1.一種基于亞奈奎斯特采樣的φ-OTDR系統中多頻帶信號檢測方法，其特征在于，包括步驟如下：

S1.設計非均勻亞奈奎斯特采樣序列；

S11.確定一個奈奎斯特采樣頻率f_N；

S12.將采樣點以L個為一組均勻分割，從{1，2.......L}中選取C＝{C₁,C₂,...C_i...C_p}作為采樣模式，這里pL,并保證C_i＝C₁+(i-1)d，L和d互質，即d為C_i等差數列間隔，從而可以確定采樣序列；

S2.確定振動信號位置；

S3.得到采樣數據和原始頻譜x(f)關系，確定采樣數據的頻譜y(f)和頻譜關系系數矩陣A；

S4.計算振動信號x(t)的多樣性S，將頻譜方程轉換為y_S(f)＝A_S(f)x^S(f)；其中y_S(f)為根據多樣性S轉換后的采樣數據頻譜，A_S(f)為根據多樣性S轉換后的頻譜多樣性矩陣，x^S(f)為根據多樣性S轉換后的原始頻譜；

S5.求解方程y_S(f)＝A_S(f)x^S(f),得到信號頻譜，再得到信號時域譜。

2.根據權利要求1所述的一種基于亞奈奎斯特采樣的φ-OTDR系統中多頻帶信號檢測方法，其特征在于，所述步驟S2，確定振動信號位置，具體包括步驟如下：

S21.將光纖纏在壓電陶瓷上，通過數字信號發生器，給壓電陶瓷振動信號，作為振動源，用φ-OTDR系統進行實驗；

S22.按照步驟S1設計的采樣序列進行采樣，得到采樣數據共M組,其中M包含N₀個L；

S23.將M組采樣數據做減法，其中有變化的位置就是振動位置，將振動位置數據提取出來,是M*1維向量。

3.根據權利要求2所述的一種基于亞奈奎斯特采樣的φ-OTDR系統中多頻帶信號檢測方法，其特征在于，所述步驟S3，得到采樣數據和原始頻譜關系，確定采樣數據的頻譜y(f)和頻譜關系系數矩陣A，包括步驟如下：

S31.將步驟S2得到的數據拆分后得到的亞奈奎斯特序列頻譜集y_Ci(k),然后做分數階延時處理，得到補0采樣序列頻譜y_i[n]，

y_i[n]＝y_Ci(k)

y_i[n]＝0k＞N₀,i＞p；

S32.將補0采樣序列頻譜y_i[n]，1≤i≤p的離散時間傅立葉變換得到中間運算量Y_i[exp(j2πfT_N)]和原始頻譜x(f)關系為,

j為虛部，

1≤i≤p，f∈[0,1/LT_N)，

其中，a為累計求和的計量初始點，f為頻率，T_N表示奈奎斯特采樣的時間間隔，由此便得到了單個亞奈奎斯特序列與原始信號頻譜的關系；

S33.得到的頻譜關系式用矩陣形式表示為y(f)＝Ax(f),其中A是p*L階矩陣，過渡量y(f)是長度為p的向量,是p*1階向量，x(f)是L*1階向量。