[發(fā)明專利]一種基于OFDR的振動信號自動檢測裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011293176.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112229501A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 唐超;岳耀笠;李沼云;時帥;陽華
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本發(fā)明公開一種基于OFDR的振動信號自動檢測裝置和方法，通過分段互相關運算，獲取OFDR頻譜上每段譜線上的最大互相關系數(shù)，構成隨頻率分布的互相關系數(shù)曲線。同時設計了一種自動判別閾值曲線，當互相關系數(shù)曲線小于閾值時，即可檢測到振動的產(chǎn)生。然后根據(jù)OFDR頻率與距離的線性對應關系，確定振動發(fā)生的位置，其目的在于檢測OFDR測試光纖上發(fā)生的振動以及振動定位。本發(fā)明算法只需要做簡單的互相關運算，可降低運算復雜度，具有很快的響應速度，而且可根據(jù)信號的實時變化自動實現(xiàn)對振動信號的檢測與判別。

技術領域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種基于OFDR的振動信號自動檢測裝置和方法。

背景技術

分布式光纖振動檢測系統(tǒng)主要分為基于干涉儀和基于相位敏感光時域反射儀兩類。基于干涉儀的分布式光纖振動檢測方法通常需要多根纖芯，并在檢測末端施加額外輔助裝置。基于相位敏感光時域反射儀的方法只需要利用光纜中一根纖芯即可完成整條線路的檢測，且不需要進行末端處理，但是與干涉儀型的檢測方法一樣，他們都不具備跨中繼檢測的能力，在采用中繼器的長距離光纜線路系統(tǒng)中無法實現(xiàn)跨中繼振動監(jiān)測。

OFDR(光頻域反射)由于具有高空間分辨率和大動態(tài)測量范圍，作為一種先進的光纖測量技術被廣泛地應用到光纜的日常監(jiān)測和維護當中，與傳統(tǒng)振動檢測方法相比，其只需要兩根上下行纖芯即可完成長達上千公里的跨中繼線路振動和損耗監(jiān)測。但是由于OFDR對振動的敏感性較低和較長的測量時間，很少被用于振動信號的檢測中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的是OFDR檢測振動的不敏感特性和測量時間長的問題，提供一種基于OFDR的振動信號自動檢測裝置和方法。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于OFDR的振動信號自動檢測方法，包括步驟如下：

步驟1、在待測光纖無外界擾動的情況下獲取參考信號s₁(t)，并計算該參考信號s₁(t)的參考對數(shù)功率譜曲線P₁(f)；在不確定待測光纖有無外界擾動的情況下獲取測試信號s₂(t)，并計算該測試信號s₂(t)的測試對數(shù)功率譜曲線P₂(f)；

步驟2、選取一個長度為M的滑動窗口，從參考對數(shù)功率譜曲線P₁(f)和測試對數(shù)功率譜曲線P₂(f)的起始位置分別對其進行加窗處理，且每隔一個頻率采樣點進行一次窗口平移；

步驟3、對每段經(jīng)加窗處理后的參考對數(shù)功率譜曲線P₁(f)和測試對數(shù)功率譜曲線P₂(f)數(shù)據(jù)分別進行零均值處理，得到第i個頻率采樣點的參考窗口對數(shù)功率譜曲線P_1i(f)和第i個頻率采樣點的測試窗口對數(shù)功率譜曲線P_2i(f)；

步驟4、對第i個頻率采樣點的參考窗口對數(shù)功率譜曲線P_1i(f)和第i個頻率采樣點的測試窗口對數(shù)功率譜曲線P_2i(f)做互相關運算，尋找互相關運算后所得系數(shù)向量的最大互相關系數(shù)作為第i個頻率采樣點的互相關系數(shù)C(i)；

步驟5、先利用第1個頻率采樣點的互相關系數(shù)C(1)至第i個頻率采樣點的互相關系數(shù)C(i)計算第i個頻率采樣點的均值E_i和標準差σ_i；再將第i個頻率采樣點的均值E_i與標準差σ_i的倍數(shù)做減法運算后得到第i個頻率采樣點的自動判別閾值th(i)；