[發(fā)明專利]一種基于振動(dòng)敏感型光纖傳感技術(shù)的多通道監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110761414.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN113532808A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒寧睦;熊菲;張馳;張道;柏順娣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京法艾博光電科技有限公司;內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發(fā)明涉及一種基于振動(dòng)敏感型光纖傳感技術(shù)的多通道監(jiān)測(cè)方法，基于各根待測(cè)光纖上其中一端同時(shí)接收相同脈沖光，針對(duì)來自各根待測(cè)光纖的疊加背向散射光信號(hào)所對(duì)應(yīng)的待比對(duì)電信號(hào)，結(jié)合各待測(cè)光纖在安靜狀態(tài)下疊加背向散射光信號(hào)所對(duì)應(yīng)參考電信號(hào)，應(yīng)用二叉樹思想進(jìn)行迭代篩選，實(shí)現(xiàn)各根待測(cè)光纖上受振動(dòng)擾動(dòng)位置的確認(rèn)，整個(gè)過程通過疊加信號(hào)的分析，加快了光纖監(jiān)測(cè)篩選的過程，并且實(shí)際應(yīng)用中具有穩(wěn)定的準(zhǔn)確性；相應(yīng)，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)此方法的系統(tǒng)，基于所設(shè)計(jì)發(fā)射光路、接收光路的模塊搭建，應(yīng)用1xN耦合器和N個(gè)光開關(guān)組成多通道結(jié)構(gòu)對(duì)接各根待測(cè)光纖，能夠快速實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)多通道監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用，有效提高多待測(cè)光纖的監(jiān)測(cè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于振動(dòng)敏感型光纖傳感技術(shù)的多通道監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖的布設(shè)量大大地增加，布設(shè)的環(huán)境越來越復(fù)雜多樣化，大量的光纖光纜會(huì)穿過例如沙漠、森林、海洋等地區(qū)，大大增加了其受到外部破壞的幾率，因此，光纖光纜的健康監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的線路監(jiān)測(cè)方案，例如使用無線振動(dòng)傳感器與聲發(fā)射傳感器等，都是有源傳感器，需要獨(dú)立供電，不方便大面積組網(wǎng)監(jiān)測(cè)；此外，無人機(jī)、機(jī)器人等方法，存在著單位工時(shí)成本高，監(jiān)測(cè)范圍有限等問題。

使用分布式光纖傳感技術(shù)，可以利用振動(dòng)敏感型分布式光纖傳感設(shè)備，對(duì)單條監(jiān)測(cè)線路的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)長期在線監(jiān)測(cè)。然而現(xiàn)有大多數(shù)監(jiān)測(cè)方法對(duì)于多條線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，通常使用輪詢測(cè)量的方法，這就使得在輪詢的間隙，無法對(duì)其它線路進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，隨著輪詢線路的增加，每條線路有效測(cè)量時(shí)長將會(huì)越短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于振動(dòng)敏感型光纖傳感技術(shù)的多通道監(jiān)測(cè)方法，基于對(duì)多條待測(cè)光纖的并行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠有效提高多待測(cè)光纖的監(jiān)測(cè)效率。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于振動(dòng)敏感型光纖傳感技術(shù)的多通道監(jiān)測(cè)方法，用于對(duì)N條材質(zhì)相同、且長度已知的待測(cè)光纖的振動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測(cè)，包括如下步驟：

步驟A. 基于各根待測(cè)光纖上其中一端同時(shí)接收相同脈沖光，將來自各根待測(cè)光纖的疊加背向散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的待比對(duì)電信號(hào)，并進(jìn)入步驟B；

步驟B. 將待比對(duì)電信號(hào)與各待測(cè)光纖在安靜狀態(tài)下執(zhí)行步驟A所獲疊加背向散射光信號(hào)對(duì)應(yīng)的參考電信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷待比對(duì)電信號(hào)中是否存在異常幅值位置，是則分別針對(duì)各異常幅值位置，進(jìn)入步驟C；否則判斷各根待測(cè)光纖均未發(fā)生振動(dòng)擾動(dòng)；

步驟C. 確定異常幅值位置所對(duì)應(yīng)光纖長度位置為異常位置，選擇長度不小于異常位置的各個(gè)待測(cè)光纖，作為各個(gè)待分析光纖，并構(gòu)成一個(gè)待分析集合，再進(jìn)入步驟D；

步驟D. 獲得待比對(duì)電信號(hào)對(duì)應(yīng)該異常幅值位置的信號(hào)幅值與參考電信號(hào)對(duì)應(yīng)該異常幅值位置的信號(hào)幅值之間的差值，并結(jié)合預(yù)設(shè)單根光纖振動(dòng)光幅值變化量，確認(rèn)該待分析集合所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)擾動(dòng)光纖數(shù)量，并賦值給M，然后進(jìn)入步驟E；

步驟E. 由待分析集合中隨機(jī)選擇一半數(shù)量的待分析光纖，執(zhí)行步驟A至步驟B，判斷所選各待分析光纖所對(duì)應(yīng)待比對(duì)電信號(hào)在該異常幅值位置的信號(hào)幅值相較參考電信號(hào)是否存在異常，是則獲得該異常所對(duì)應(yīng)兩者之間的差值，結(jié)合預(yù)設(shè)單根光纖振動(dòng)光幅值變化量，確定所選待分析光纖對(duì)應(yīng)的目標(biāo)擾動(dòng)光纖數(shù)量，然后進(jìn)入步驟G，否則進(jìn)入步驟F；

步驟F. 將相鄰上一步驟E待分析集合中未選的各待分析光纖組合為一個(gè)待分析集合，并更新相鄰上一步驟E中所選各待分析光纖為非待分析光纖，然后針對(duì)此步驟所獲待分析集合，返回步驟E；

步驟G. 判斷相鄰上一步驟E待分析集合中所選待分析光纖對(duì)應(yīng)的目標(biāo)擾動(dòng)光纖數(shù)量是否等于所屬待分析集合對(duì)應(yīng)的目標(biāo)擾動(dòng)光纖數(shù)量，是則將所選待分析光纖組合為一個(gè)待分析集合，并確定該待分析集合對(duì)應(yīng)的目標(biāo)擾動(dòng)光纖數(shù)量為所選待分析光纖對(duì)應(yīng)的目標(biāo)擾動(dòng)光纖數(shù)量，以及更新相鄰上一步驟E待分析集合中未選待分析光纖為非待分析光纖，然后針對(duì)此步驟所獲待分析集合，進(jìn)入步驟H；