[发明专利]一种BOTDR布里渊散射谱寻峰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种BOTDR布里渊散射谱寻峰方法。

背景技术

布里渊光时域反射计(BOTDR)依靠测量光纤中后向布里渊散射光的布里渊频移分布计算光纤的应变分布，脉冲光以一定的频率自光纤一端入射，入射的脉冲光与光纤中的声子发生相互作用后产生布里渊散射，后向布里渊散射光沿光纤原路返回到入射端。由于光纤中布里渊散射光频移与光纤轴向应变和温度间存在线性关系，因此测量出光纤的布里渊散射频移分布即可计算出光纤中的应变分布。布里渊光时域反射计具有低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀、防水、抗潮湿、温度适应性强等特性，并且由于可以单端测量，施工难度较低而广受关注。布里渊光时域反射计可用于岩土工程健康监测、地质灾害预警监测、电缆及管道的健康监测等领域，是工程领域用于取代传统点式传感器的最有力的产品之一。

由于光纤材质、工艺都存在差异，在使用BOTDR产品进行应变检测时，有多种光纤的布里渊谱都会存在一个以上的波峰，每个波峰都包含有各自的应变/温度信息，如果能将光纤中每个波峰所在位置都准确的寻找到，就可以将每个波峰蕴含的应变/温度信息提取出来，就可以进行相互校正，将有效提升BOTDR产品的应变测试精度；对于一些特种光纤，布里渊谱中每个波峰都存在着各自的应变/温度的响应系数，将每个波峰的位置都准确找出，并对其应变/温度信息进行联立分析，即可实现BOTDR产品的应变/温度同时测试功能；同时，对于布里渊谱只存在一个波峰的光纤，在BOTDR产品的空间分辨率无法满足要求时，如果被测光纤所受应变增加，也会导致被测光纤测试出现另一个强度较低的测试峰，此时准确的找到强度较低的布里渊谱峰的位置，即可在空间分辨率不足的情况下计算光纤所受应变，能有效提高BOTDR产品的空间分辨率。

现有BOTDR产品的寻峰方式是将布里渊谱中强度最高的点作为布里渊谱波峰位置，只能实现单峰的寻找，布里渊谱中其它强度较低的波峰无法被找出、分析，导致其它波峰中的应变信息无法用于空间分辨率的提升或应变精度的提升；而且当布里渊谱信号较低，甚至与噪声强度接近时，传统的单峰搜寻方案很容易将噪声识别为布里渊谱峰，以此计算出的应变数据也存在极大的误差，影响了BOTDR产品的性能提升、推广与应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种BOTDR布里渊散射谱寻峰方法，其采用如下技术方案：

一种BOTDR布里渊散射谱寻峰方法，包括如下步骤：

步骤101、读取布里渊谱数据频点数N、以及布里渊谱数据D[0]～D[N-1]；

步骤102、计算布里渊谱数据D[0]～D[N-1]中的最大值DMAX；

步骤103、判断布里渊谱数据信噪等级SL；

步骤104、将布里渊谱数据D中所有小于噪声阈值NT的点置为0，生成临时布里渊谱数据DL[0]～DL[N-1]；

步骤105、如果信噪等级SL≤2，执行步骤106，否则执行步骤107；

步骤106、对布里渊谱数据D[0]～D[N-1]进行数据增强，得到增强布里渊谱数据DZ[0]～DZ[N-1]，转到步骤108；

步骤107、复制布里渊谱数据D[0]～D[N-1]，得到增强布里渊谱数据DZ[0]～DZ[N-1]；

步骤108、建立增强布里渊谱波峰标记数据BSZ[0]～BSZ[N-1]、临时布里渊谱波峰标记数据BSL[0]～BSL[N-1]、布里渊谱波峰标记数据BS[0]～BS[N-1]，并全部初始化为0；

步骤109、初步寻找增强布里渊谱数据DZ中的波峰点；

步骤110、对增强布里渊谱数据DZ所有标记为波峰的点进行初次筛选；

步骤111、读取脉冲宽度参数PW；

步骤112、根据脉冲宽度PW，计算半峰带宽参考参数BW；

步骤113、读取频率间隔参数FG；

步骤114、根据增强布里渊谱波峰标记数据BSZ中所有值为1的点的带宽分析对临时布里渊谱波峰标记数据BSL进行二次筛选；

步骤115、将BSL[I]的值依次对应赋给BS[I]，0＜I＜N-1，输出布里渊谱波峰标记数据BS，BS数据中值为1的点即为波峰。

进一步，上述步骤103中，布里渊谱数据信噪等级SL判定方法如下：

步骤1031、如果DMAX≤50dB，转步骤1032，否则转步骤1033；

步骤1032、信噪等级SL为1，噪声阈值NT为40dB，转步骤1038；