[发明专利]一种频率扫描数据的解码方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种频率扫描数据的解码方法及装置，包括：对光纤分布式传感器的输出信号，分别采用固定扫频间隔的多个扫描频率进行扫描，得到频率扫描数据；基于频率扫描数据绘制布里渊增益谱；将布里渊增益谱与预先设定的洛伦兹曲线线段进行互相关运算，得到参考曲线；按照插值算法，计算出参考曲线的中心频率；使用参考曲线的中心频率减去预先设定的洛伦兹曲线线段的中心频率，得到布里渊频移。应用本发明实施例，能够实现改进互相关技术，降低扫频间隔对频率精度的影响，解码的耗时少于互相关结合上采样算法。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种频率扫描数据的解码方法及装置。

背景技术

在光纤分布式传感技术中，采用BOTDA(布里渊光时域分析，Brillouin OpticalTime Domain Analysis)技术，可以同时测量温度和应力信息，并且具有可达到更长测量距离的优势。

对于BOTDA技术，通过连续光的频率扫描，可以得出连续光与相向传输的泵浦光在不同频率差时所对应的布里渊增益大小，获得光纤在不同位置所对应的BGS(布里渊增益谱，Brillouin Gain Spectrum)。BGS的最高点所对应的频率即为光纤位置的BFS(布里渊频移，Brillouin Frequency Shift)，光纤各位置温度或应力的变化与本地BFS的变化线性相关，光纤的分布式温度或应变信息可以通过测量BFS来获得。由于实际的BOTDA系统中存在噪声并且会叠加到BGS上，改变理想BGS曲线的平滑包络，继而影响BFS的判断精度，因此通常需要对BGS进行解码来相对精确地计算BFS。

目前，可以采用曲线拟合算法或互相关结合上采样算法计算BFS。

曲线拟合算法需要设定洛伦兹谱线的初始值参数，然后通过不断地迭代来得到谱线的最优解，此方法对初始值参数非常敏感，如果没有设定的谱线的初始值不够好，所得的BFS会有比互相关结合上采样算法大很多的误差，而且该算法计算量比互相关结合上采样算法大很多，导致需要耗费大量的时间。

互相关算法是根据理想洛伦兹曲线和BGS谱线进行互相关运算，求出互相关结果的峰值所对应的频率，进而计算出BGS谱线的BFS值。该方法不受初始值影响，比曲线拟合算法更快速且精确。但是互相关算法求出的BFS受到了扫频间隔的影响，其结果的分辨率与扫频间隔一样，只能位于采样点上。目前为了解决此限制提出了上采样的方法，具体操作为在BGS的采样点之间插入多个0值点，并通过凯塞窗进行滤波，提高采样频率分辨率。此方法BFS的精度有提升，但是插值和滤波的耗时多，降低了互相关技术计算的时间性能优势，不合适计算大量数据。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种频率扫描数据的解码方法及装置，以实现改进互相关技术，降低扫频间隔对频率精度的影响，解码的耗时少于互相关结合上采样算法。具体技术方案如下：

本发明实施例提供一种频率扫描数据的解码方法，包括：

对光纤分布式传感器的输出信号，分别采用固定扫频间隔的多个扫描频率进行扫描，得到频率扫描数据；

基于所述频率扫描数据绘制布里渊增益谱；

将所述布里渊增益谱与预先设定的洛伦兹曲线线段进行互相关运算，得到参考曲线；

按照插值算法，计算出所述参考曲线的中心频率；

使用所述参考曲线的中心频率减去所述预先设定的洛伦兹曲线线段的中心频率，得到布里渊频移。

进一步的，所述按照插值算法，计算出所述参考曲线的中心频率，包括：

按照相关插值算法，计算出所述参考曲线的中心频率；或者

按照洛伦兹方程插值算法，计算出所述参考曲线的中心频率。