[发明专利]一种长距离光频域反射光纤分布式多点扰动传感方法

说明书

本发明公开了一种长距离光频域反射光纤分布式多点扰动传感方法，所述多点扰动传感方法包括以下步骤：计算光纤中本地瑞利散射光频域信息的频移，当发生扰动事件时，会出现多点局部瑞利散射光频域信号连续频移；通过定位和判断连续频移点起始位置，实现第一点扰动位置定位和识别；当发生两点同时扰动事件时，由于第二点扰动位置会造成光纤距离域信号上该位置功率产生凹陷波谷，寻找均值处理后背向瑞利散射距离域信号中的凹陷波谷，该凹陷波谷的位置即为第二点扰动位置。本发明克服现有基于光频域反射的光纤扰动传感中，对多点扰动位置无法区分，传感信号噪声较大以及空间分辨率不高等问题，区分了多点扰动、降噪与提高其空间分辨率。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感仪器技术领域，尤其涉及一种长距离光频域反射光纤分布式多点扰动传感方法。

背景技术

长距离的分布式扰动传感广泛应用于民生、国防安全等多个领域中，如海底光缆、石油管道、周界安全等重点部位的安全监控，利用光频域反射中单模光纤瑞利散射光谱移动，可实现高精度、高空间分辨率、以及长距离的分布式扰动(振动)传感。

发明内容

本发明提供了一种长距离光频域反射光纤分布式多点扰动传感方法，本发明克服现有基于光频域反射的光纤扰动传感中，对多点扰动位置无法区分，传感信号噪声较大以及空间分辨率不高等问题，尽可能针对扰动对传感信号造成的本质影响提出测量多点扰动的新型算法，进而区分多点扰动、降噪与提高其空间分辨率，详见下文描述：

一种长距离光频域反射光纤分布式多点扰动传感方法，所述多点扰动传感方法包括以下步骤：

计算光纤中本地瑞利散射光频域信息的频移，当发生扰动事件时，会出现多点局部瑞利散射光频域信号连续频移；

通过定位和判断连续频移点起始位置，实现第一点扰动位置定位和识别；

当发生两点同时扰动事件时，由于第二点扰动位置会造成光纤距离域信号上该位置功率产生凹陷波谷，寻找均值处理后背向瑞利散射距离域信号中的凹陷波谷，该凹陷波谷的位置即为第二点扰动位置。

其中，所述通过定位和判断连续频移点起始位置，实现第一点扰动位置定位和识别的步骤具体为：

频移点作为疑似扰动点，疑似扰动点若为真实扰动信号，在该疑似扰动点之后一段距离表现特征为幅值产生连续变化，以此实现第一点扰动位置定位和识别。

其中，所述均值处理具体为：

采用信号均值方法降噪，在距离域以一定数量为窗，依次对窗内数据取平均。

其中，所述多点扰动传感方法中使用的应变传感装置，包括：

可调谐激光器、1:99光分束器、计算机、GPIB控制模块、附加干涉仪、以及主干涉仪。

本发明提供的技术方案的有益效果是：该方法是根据扰动与应变的相近关系——扰动位置必然存在较多扰动，基于光频域反射中单模光纤瑞利散射光谱移动进行分布式应变测量，根据应变位置判定初始扰动位置。以存在频移点作为疑似扰动点，由于扰动造成扰动点之后频移信号处于不断变化之中，因此以该点之后一段距离信号的幅值变化为特征。由于多点扰动无法通过应变信息进行区分，因此在通过上述方法取得初始扰动点位置后，以另一方法区分后点扰动。由于后点扰动造成光纤距离域信号上该位置产生凹陷，故以此为特征区分多点扰动。

附图说明

图1为一种长距离光频域反射光纤分布式多点扰动传感方法的流程图；

图2为运用光频域反射系统测量百公里长度扰动的传感采集信息装置的示意图；

图3a为光纤所受应变信息的示意图；

图3b为非扰动信号的示意图；

图3c为扰动信号的示意图；