[發(fā)明專利]提高OFDR測量空間分辨率的方法及OFDR系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110296537.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112798025B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝文;劉曉平;張曉磊;溫永強(qiáng);張曉喬
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢昊衡科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01S17/34
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發(fā)明公開了一種提高OFDR測量空間分辨率的方法，該方法通過兩面夾逼法獲取該事件點(diǎn)的精準(zhǔn)位置，具體為：將光源掃頻范圍設(shè)置為最寬，獲取待測光纖鏈路事件點(diǎn)的位置；改變OFDR系統(tǒng)掃頻范圍，得到不同測量空間分辨率下該事件點(diǎn)的位置信息；對多次測量的位置信息進(jìn)行歸納分析，由兩面夾逼法獲取該事件點(diǎn)的精準(zhǔn)位置。相鄰空間分辨率下測量結(jié)果的相互補(bǔ)充相當(dāng)于細(xì)化了測量點(diǎn)間距，進(jìn)而有效提高了測量空間分辨率。本發(fā)明無須提升系統(tǒng)硬件性能，僅通過多次測量和歸納分析就能提高OFDR系統(tǒng)的測量空間分辨率，簡單易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感測量領(lǐng)域，尤其涉及一種提高OFDR測量空間分辨率的方法及OFDR系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光頻域反射技術(shù)（OFDR）是一項(xiàng)基于光外差探測與頻域分析的先進(jìn)光纖傳感技術(shù)，它是通過檢測光纖中不同位置產(chǎn)生的瑞利散射信號實(shí)現(xiàn)鏈路沿線熔接點(diǎn)、彎曲、斷點(diǎn)等事件定位，長度、分布式插回?fù)p及光譜測量。在故障定位、長度測量方面，發(fā)展成熟的光時(shí)域反射技術(shù)由于受探測光脈沖寬度及空間分辨率與動態(tài)范圍之間矛盾的限制，空間分辨率僅能達(dá)到米級。而光頻域反射技術(shù)有效突破了上述限制，同時(shí)具備空間分辨率高、動態(tài)范圍大、測量靈敏度高等特點(diǎn)。

OFDR系統(tǒng)采用線性掃頻激光作為光源，光源的掃頻速率、掃頻線性度及掃頻范圍是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)。其中，系統(tǒng)測量空間分辨率由光源所能實(shí)現(xiàn)的最大頻率掃描范圍決定。目前可用于光學(xué)相干檢測領(lǐng)域的掃頻光源所能達(dá)到的最大掃頻范圍約為100nm，這就意味著OFDR系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的最高空間分辨率約為10μm無法實(shí)現(xiàn)更微小距離內(nèi)的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有OFDR系統(tǒng)測量分辨率有限，無法實(shí)現(xiàn)微米級檢測的問題，提供一種能有效提高OFDR測量空間分辨率的方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種提高OFDR測量空間分辨率的方法，該方法通過兩面夾逼法獲取該事件點(diǎn)的精準(zhǔn)位置，具體為：

將OFDR系統(tǒng)的光源掃頻范圍設(shè)置為最寬，獲取待測光纖鏈路事件點(diǎn)的位置，此時(shí)事件點(diǎn)的測量位置為或者，則確定事件點(diǎn)的測量位置L的測量位置范圍：，為掃頻最寬時(shí)的測量空間分辨率；

計(jì)算空間分辨率為、、、...、時(shí)OFDR系統(tǒng)的掃頻范圍，其中，，m、k為整數(shù)；

根據(jù)計(jì)算的掃頻范圍依次設(shè)置OFDR系統(tǒng)的光源的掃頻范圍；

在不同的掃頻范圍下，采集待測光纖鏈路中的信號并解調(diào)，得到不同測量空間分辨率下事件點(diǎn)的測量位置，并確定相應(yīng)的測量位置范圍；

根據(jù)相鄰兩空間分辨率對應(yīng)的測量位置范圍，不斷縮小事件點(diǎn)的測量位置范圍，直至推導(dǎo)出事件點(diǎn)的最終測量位置。

接上述技術(shù)方案，。

接上述技術(shù)方案，測量空間分辨率為時(shí)，事件點(diǎn)的測量位置為或，則事件點(diǎn)位置L的范圍為；

由相鄰兩空間分辨率對應(yīng)的測量位置范圍，不斷縮小事件點(diǎn)的位置范圍，直至空間分辨率為時(shí)，事件點(diǎn)的測量位置為0或，則L的范圍為，最終測量位置，q為整數(shù)。

接上述技術(shù)方案，待測光纖鏈路中的信號為OFDR系統(tǒng)采集待測光纖鏈路中瑞利散射光與參考光形成的拍頻干涉信號，對該拍頻干涉信號進(jìn)行反FFT變換，并將頻域信息對應(yīng)到光纖上各位置的距離，獲取事件點(diǎn)的測量位置。

接上述技術(shù)方案，具體根據(jù)公式計(jì)算光源掃頻范圍，其中，為測量空間分辨率，c為光速，n為光纖的折射率，為光源掃頻范圍。

本發(fā)明還提供一種OFDR系統(tǒng)，包括：