[发明专利]一种分布式光纤传感系统中消除频率干扰的定位方法

说明书

本发明属于分布式光纤传感测量技术领域，具体为一种分布式光纤传感系统中消除频率干扰的定位方法。本发明提出了一种可以有效消除分布式光纤监测系统中频率干扰项的影响从而提高定位精度的方法。该方法首先将获得的通过同一振动对应不同光源和光路位置的两路信号相位差进行相位还原，在原有频域定位方法的基础上消除干扰频率项，可获得准确的扰动位置信息。这种方法的优点在于后端对信号处理无特殊要求，利用改进的频域定位方法获得位置信息大大提高了定位精度。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种分布式光纤传感系统中消除频率干扰的定位方法。

背景技术

分布式光纤传感技术是信号探测和定位的最理想手段之一，具有高分辨率、高精度、高响应速度的优点，而其中基于相位调制原理的分布式光纤干涉系统，又同时具有隔离静态、准静态的环境噪声影响、只响应动态信号、对光源相干长度要求低、系统调整方便、测试动态范围广的优点，更具有实用价值。分布式光纤传感系统已经在速度测试、振动传感等领域得到了广泛的应用。

传统的分布式光纤传感扰动源定位方法主要有陷波点法和自相关时延法。陷波点法是通过扰动源引起的光相位差的频谱图中的频率缺失点来获得振动点的位置信息。但是该方法中的频率缺失点位置易受到其他因素的干扰，存在系列扰动频率点，从而使得定位精度下降。自相关时延法是对解调后的相位信号做自相关，利用不同路径光信号之间受到扰动的时延差来实现扰动定位。但该方法计算复杂度高，导致计算缓慢，对处理设备要求较高。

发明内容

本发明针对分布式光纤传感检测系统，提出一种分布式光纤传感系统中消除频率干扰的定位方法，提高定位精度。

本发明的技术方案如下：

一种分布式光纤传感系统中消除频率干扰的定位方法，所述方法具体步骤如下：

步骤1：将分布式光纤传感系统中采集到的同一振动对应不同光源和光路位置的两束干涉光信号经过相位还原得到干涉相位差信号和

步骤2：根据步骤1得到的干涉相位差信号特征，引入中间函数θ(t)；

步骤3：根据步骤2结果计算两光路系统的相位差信号之差

步骤4：对步骤3的结果求积分，得到信号其中n是光纤的有效折射率，c是真空中光速，L₂为振动点位置的距离；

步骤5：计算步骤1的相位差信号与步骤4的积分结果信号比值，消除伪陷波点频率的干扰；

步骤6：对步骤5的信号进行傅立叶变换得到频谱特征频率f，即可依据特征频率得到定位距离。

上述步骤1的相位还原方法采用无源零差解调、反正切、反余弦相位还原算法中的任一种。

上述步骤6中，所述定位距离的扰动点位置与特征频率f的关系为：

其中n是光纤的有效折射率，c是真空中光速，L为扰动点位置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：为分布式光纤传扰动定位系统的位置信息提取提供了一条行之有效的方法，消除了伪陷波点的频率影响，提高了光纤传感扰动定位的定位精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明算法流程图。

图2为本发明实施例采用的光路系统图。

图3为本发明在实施例中在32.37km处的定位曲线图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。