[發明專利]基于高頻譜效率頻分復用的布里淵分布式傳感方法及設備

在審

• 申請號: 202211526415.3
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115855129A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 宋輝;鄧鶴鳴;陳文濤;丁楊;楊柳;苑龍祥;郭雙權;王陽
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;湖北大學
• 主分類號: G01D5/249
• 分類號: G01D5/249
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 張磊

本發明提供了基于高頻譜效率頻分復用的布里淵分布式傳感方法及設備，包括以下步驟：信號發生器產生偽隨機信號，并調制得到調制信號；將調制信號以矩陣形式排列，并取其中的任意兩行L1和L2；構建非正交變換矩陣A；取非正交變換矩陣A的前N行N列，得到矩陣A1；取后N行N列，得到矩陣A2；根據矩陣A1、A2和L1、L2，得到時域采樣信號S1、S2；根據S1和S2，生成完整的時域采樣信號；預設正交頻分復用技術的帶寬B，將完整的時域采樣信號通過數模轉換器后得到數字信號；設備以實現方法。本發明的有益效果是：在保證空間分辨率的情況下，可以提高頻率的檢測精度，提高了系統的簡便性和準確性。

技術領域

本發明涉及光學脈沖編碼領域，尤其涉及基于高頻譜效率頻分復用的布里淵分布式傳感方法。

背景技術

隨著技術的快速發展，光纖傳感技術日趨成熟，在傳感距離、測量精度等方面獲得了長足的發展。然而，隨著光纖傳感向土木、橋梁、航天器等高精度動態測量場景的布局，對光纖傳感布里淵光時域分析技術提出了新的要求。近年來研究人員相繼提出了頻率梳、快速掃描等方案，但是這些方案從本質上都是基于傳統的掃頻技術的頻率檢測技術，需要添加額外的設備，且都存在各自的局限性。此外，有采用多載波的頻率探測技術，諸如正交頻分復用技術等，雖然可以實現對于子載波頻率的檢測，但是由于正交特性的原因，其脈沖寬度和頻率檢測精度相矛盾，不可調。

發明內容

為了解決上述問題，本發明專利通過采用非正交的光脈沖編碼的方案，摒棄原來的簡單的光幅度脈沖信號調制或者正交頻分復用技術，設計新興的非正交矩陣，構建非正交多載波脈沖信號，通過該信號的子載波的布里淵效應，即可確定布里淵頻移，根據頻移進而確定監測分量的性能。

本發明提供了基于高頻譜效率頻分復用的布里淵分布式傳感方法，具體包括以下步驟：

S1：信號發生器產生偽隨機信號，并將偽隨機信號進行調制，得到調制信號D；將調制信號D以矩陣形式排列，并取其中的任意兩行L1和L2；

S2：構建非正交變換矩陣A；A為N/a行，N/a列；其中a為預設的壓縮因子；N為預設值；

S3：取非正交變換矩陣A的前N行N列，得到矩陣A1；取非正交變換矩陣A的后N行N列，得到矩陣A2；

S4：根據矩陣A1和L1，得到時域采樣信號S1；根據矩陣A2和L2得到時域采樣信號S2；

S5：根據時域采樣信號S1和S2，生成完整的時域采樣信號；

S6：預設正交頻分復用技術的帶寬B，將完整的時域采樣信號通過數模轉換器后得到數字信號；

S7、將數字信號利用驅動電光調制器調制到光載波上，最終得到光纖信號。

基于高頻譜效率頻分復用的布里淵分布式傳感設備,包括：

信號發生器，用于產生偽隨機信號；

信號調制器，將偽隨機信號進行調制，得到調制信號D；

信號處理器，構建非正交變換矩陣A；A為N/a行，N/a列；其中a為預設的壓縮因子；N為預設值；取非正交變換矩陣A的前N行N列，得到矩陣A1；取非正交變換矩陣A的后N行N列，得到矩陣A2；根據矩陣A1和L1，得到時域采樣信號S1；根據矩陣A2和L2得到時域采樣信號S2；根據時域采樣信號S1和S2，生成完整的時域采樣信號；

數模轉換器，將完整的時域采樣信號轉換成數字信號；

驅動電光調制器，將數字信號調制到光載波上，最終得到光纖信號。

與現有技術相比，本發明的有益效果包括：該方法可以在不改變系統結構的情況下，僅僅對調制信號進行處理即可，在保證空間分辨率(脈沖寬度)的情況下，可以提高頻率的檢測精度(載波間隔小)，提高了系統的簡便性和準確性。

附圖說明