[发明专利]一种基于分布式光纤温度传感器的数据处理算法

说明书

本发明涉及一种基于分布式光纤温度传感器的数据处理算法，包括设置系统参数并创建测量任务；打开激光器发送脉冲，数据采集模块采集光纤的斯托克斯信号和反斯托克斯信号并分别求取其平均值；关闭激光器，数据采集模块采集背景噪声信号并求取其平均值；分别将斯托克斯信号和反斯托克斯信号的平均值减去背景噪声信号的平均值，并进行滑窗平滑处理，然后利用插值算法将经滑窗平滑处理的斯托克斯信号和反斯托克斯信号拉伸至固定的采样空间间隔内，计算光纤同一点位置上的斯托克斯信号和反斯托克斯信号的比值序列以得到光纤的温度序列。本发明提高了光纤温度分辨率的一致性，提高了长距离的测量精度，进而提高了整个分布式光纤温度传感器的应用范围。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种基于分布式光纤温度传感器的数据处理算法。

背景技术

分布式光纤温度传感器主要依据光纤的光时域反射和光纤的背向拉曼散射温度效应，测量沿光纤每一点的温度。现在市场上的分布式光纤温度传感器采用的都是单端口光纤配置模式，无法保证其温度测量精度，同时温度分辨率随着光纤长度的增加而变差，测量不准确。因此，现有技术有待发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种提高光纤各区域温度分辨率稳定性的基于分布式光纤温度传感器的数据处理算法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种基于分布式光纤温度传感器的数据处理算法，包括以下步骤：

S100，设置系统参数并创建测量任务；

S200，反射信号采集：打开激光器发送脉冲，数据采集模块采集光纤的斯托克斯信号和反斯托克斯信号，并分别求取斯托克斯信号和反斯托克斯信号的平均值；

S300，噪声信号采集：关闭激光器，数据采集模块采集背景噪声信号，并求取背景噪声信号的平均值；

S400，数据处理：分别将斯托克斯信号和反斯托克斯信号的平均值减去背景噪声信号的平均值，得到去噪后的斯托克斯信号和反斯托克斯信号并对其进行滑窗平滑处理，利用插值算法将经过滑窗平滑处理的斯托克斯信号和反斯托克斯信号拉伸至固定的采样空间间隔内，计算光纤同一点位置上的斯托克斯信号和反斯托克斯信号的比值序列，以得到光纤的温度序列。

进一步地，噪声信号采集还包括对数据采集模块采集到的背景噪声信号进行滤波处理，以去除背景噪声信号中的高频部分。

进一步地，所述系统参数包括背景噪声采样次数、后向散射信号采样次数、采样空间间隔以及单、双端口模式等相关参数。

进一步地，对光纤的温度序列计算方差。

进一步地，当采用双端口模式时，将光纤两端的数据对齐处理，得到光纤同一点位置上的斯托克斯信号和反斯托克斯信号的比值序列，以得到光纤的温度序列。

进一步地，通过两个端口的斯托克斯信号和反斯托克斯信号的比值序列计算损失校正参数，得到损失校正参数序列。

进一步地，分别计算两个端口的斯托克斯信号和反斯托克斯信号在每一点温度的权重，并根据两者的权重计算得到温度对数曲线η序列，最后根据温度对数曲线η序列得到优化后的温度序列。

进一步地，还包括S500，数据打包：将原始数据打包，便于后续软件的解析处理。

本发明技术方案具有的有益效果：

本发明的基于分布式光纤温度传感器的数据处理算法，通过反射信号的采集、噪声信号的采集以及数据处理得到光纤的温度序列，提高了光纤每个测量点上温度分辨率的一致性，提高了长距离的测量精度，进而提高了整个分布式光纤温度传感器的应用范围。

附图说明

图1是本发明的流程图；