[发明专利]一种相位敏感OTDR信号的降噪方法

说明书

本发明涉及一种相位敏感OTDR信号的降噪方法。本发明对相位敏感型OTDR传感曲线进行多次采集并叠加，以组成的二维矩阵为处理对象，对其正循环平移，利用快速离散曲波变换对正循环平移后的信号进行多尺度的分解，对各尺度分量分析和阈值处理后进行重构，从而抑制背景噪声，达到降噪的效果，以此观测到真实扰动的位置。本发明所述相位敏感OTDR信号的降噪方法，根据传感曲线本身确定阈值大小，并且对于每一尺度层使用不同的阈值，可以很好的衰减随机噪声；最大限度的实现信号与噪声分离。

技术领域

本发明涉一种相位敏感OTDR信号的降噪方法，属于光纤传感探测的技术领域。

背景技术

国防、军事、民用设施及人民生命财产的安全是关系国计民生的大事，因此我国在周界安防、长输管道安全、大型结构健康监测等领域有重大技术需求。相位敏感型OTDR(光时域反射仪)作为分布式光纤传感技术的新兴代表，具有灵敏度高、重量轻体积小、免电磁干扰、可连续探测传输路径上的应变、振动等参数的空间分布和时间变化信息。近年来在石油、交通、结构等领域的振动测量中得到了广泛的应用。

相位敏感型OTDR主要检测后向瑞利散射光的干涉效果，需要避免光功率发生较快变化。实际上外界的轻微扰动即会引起光相位的变化从而引起探测光功率的剧烈变化，导致真实信号淹没在噪声中。同时，光纤中偏振衰落引起探测结果的随机变化，也可能被当做真实信号被OTDR识别。因此，识别真实信号，降低背景噪声，提高检测性能是相位敏感型OTDR应用急需解决的问题。

中国专利CN102946271A公开了一种OTDR测试曲线降噪的方法和装置，其通过时域变换频域模块将OTDR测试曲线的点序列进行时域变换频域的离散傅里叶变换后，在频域中通过低通滤波模块将OTDR曲线进行低通滤波处理，将曲线中的高频部分过滤，得到低频部分的曲线，然后再通过频域逆变时域模块将滤波后的曲线进行离散傅里叶逆变换，将曲线还原至时域下的OTDR曲线，使OTDR测试曲线中的噪声得以降低。该专利文件公开的方法和装置的处理对象是一根传感曲线，在实际过程中存在偶然性，很容易导致误报或者漏报。其次，该方法和装置对传感曲线的处理相对简单，在高频及低频情况下，容易把信号的有效部分丢失导致信噪比的降低，甚至探测不到信号。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种相位敏感OTDR信号的降噪方法。

术语说明：

后向瑞利散射：在光纤中由于光纤密度的随机涨落引起折射率的局部起伏，导致光向各个方向散射，瑞利散射的散射光的波长等于入射光的波长，没有频率变化，后向瑞利散射指的是方向指向入射端的散射光。

快速离散曲波变换：属于第二代曲波变换理论，将处理对象的频域利用同中心的方形区域进行分割，对每一个子块分别进行处理。

发明概述：

本发明采用如下的技术方案：对相位敏感型OTDR传感曲线进行多次采集并叠加，以组成的二维矩阵为处理对象，对其正循环平移，利用快速离散曲波变换对正循环平移后的信号进行多尺度的分解，对各尺度分量分析和阈值处理后进行重构，从而抑制背景噪声，达到降噪的效果，以此观测到真实扰动的位置。

本发明的技术方案为：

一种相位敏感OTDR信号的降噪方法，用于后向瑞利散射光信号的去噪，包括步骤如下：

1)重复“正循环平移-快速离散曲波变换-阈值处理-快速离散曲波逆变换-逆循环平移”的过程，具体公式如下：