[发明专利]一种用于高精度光纤测量的快速方法

说明书

技术领域

本发明涉及光缆检测技术领域，特别是一种用于高精度光纤测量的快速方法。

背景技术

光频域反射技术的原始测量算法，为了能达到毫米级的测量精度，进行了多次测量的采样及运行算法，非常耗时，得出结果需要数分钟，限制了光频域反射仪的应用场景。在不影响测量精度的前提下，有效缩短测量时间，提高测试效率，让光频域反射仪能够满足不同的应用要求，本发明提出一种用于高精度光纤测量的快速算法，不影响精度的情况下单次测量即可获得原本对此测量的高精度测试结果。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种在不影响精度的情况下，减少测量耗时的用于高精度光纤测量的快速方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种用于高精度光纤测量的快速方法，步骤包括：

1)对待测光纤进行采样时增加采样点数；

2)由辅助参考数据获得相位噪声信息；

3)对测量数据去除相位噪声；

4)对测量数据的频谱图进行分析，获得反射点信号对应的尖峰点。

进一步的，步骤3)通过快速傅里叶变换：利用离散信号x(nT)来计算信号x(t)的频谱，有限长离散信号x(n)，n＝0，1，…，N-1的DFT定义为：

非周期性连续时间信号x(t)的傅里叶变换可以表示为：式中计算出来的是信号x(t)的连续频谱，将x(n)分解为偶数与奇数的两个序列之和，即x(n)＝x₁(n)+x₂(n)x1(n)和x2(n)的长度都是N/2，x1(n)是偶数序列，x2(n)是奇数序列，则

其中X1(k)和X2(k)分别为x1(n)和x2(n)的N/2点DFT。由于X1(k)和X2(k)均以N/2为周期，且WN k+N/2＝-WN k，所以X(k)又可表示为：

依此类推，经过m-1次分解，最后将N点DFT分解为N/2个两点DFT。

相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明在不影响精度的情况下，测量耗时减少了80％，将原来需要一分钟的测试时间缩短为十几秒。

经分析主要耗时的步骤部分为去除相位噪声，这部分改为使用快速傅里叶变换，时间大幅降低。将部分算法放进FPGA处理，也可加快数据处理速度。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

如图1所示，一种用于高精度光纤测量的快速方法，步骤包括：

1)对待测光纤进行采样时增加采样点数；

2)由辅助参考数据获得相位噪声信息；

3)对测量数据去除相位噪声；

4)对测量数据的频谱图进行分析，获得反射点信号对应的尖峰点。

步骤3)通过快速傅里叶变换：在实际的控制系统中能够得到的是连续信号x(t)的离散采样值x(nT)。因此需要利用离散信号x(nT)来计算信号x(t)的频谱。利用离散信号x(nT)来计算信号x(t)的频谱，有限长离散信号x(n)，n＝0，1，…，N-1的DFT定义为：

非周期性连续时间信号x(t)的傅里叶变换可以表示为：式中计算出来的是信号x(t)的连续频谱，可以看出，DFT需要计算大约N2次乘法和N2次加法。当N较大时，这个计算量是很大的。利用WN的对称性和周期性，将N点DFT分解为两个N/2点的DFT，这样两个N/2点DFT总的计算量只是原来的一半，即(N/2)2+(N/2)2＝N2/2，这样可以继续分解下去，将N/2再分解为N/4点DFT等。对于N＝2m点的DFT都可以分解为2点的DFT，这样其计算量可以减少为(N/2)log2N次乘法和Nlog2N次加法。

将x(n)分解为偶数与奇数的两个序列之和，即x(n)＝x₁(n)+x₂(n)x1(n)和x2(n)的长度都是N/2，x1(n)是偶数序列，x2(n)是奇数序列，则

其中X1(k)和X2(k)分别为x1(n)和x2(n)的N/2点DFT。由于X1(k)和X2(k)均以N/2为周期，且WN k+N/2＝-WN k，所以X(k)又可表示为：

根据其形状称之为蝶形运算。依此类推，经过m-1次分解，最后将N点DFT分解为N/2个两点DFT。