[发明专利]一种强干扰DVS的高精度解调算法

说明书

本发明公开了一种强干扰DVS的高精度解调算法，其通过对样本数据库中的样本进行学习，建立脉冲EDFA功率数学模型、去噪数学模型、能量值的门限值数学模型、能量比的阈值数学模型、测量次数的门限值数学模型、振动次数的门限值数学模型等各种数学模型，在测量待测传感信号时，自适应匹配数学模型，选择不同的参数对不同特征传感信号进行振动解调，得到振动点的位置信息。本发明是针对高强度干扰下的能量和频率特性，通过各种门限机制综合对比，解调得到了强干扰下高精度的振动位置，有效的解决了在强干扰下不能有效解调出振动位置，误报率高的问题。

技术领域

本发明属于振动信息测量技术领域，具体涉及一种强干扰DVS的高精度解调算法。

背景技术

强干扰DVS是强干扰下的分布式光纤振动监测系统，其采用分布式光纤传感技术，能够在强干扰下进行振动监测，所述分布式光纤传感技术是一种以光波为载体，利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质来感知和传输外界被测量信号的新型传感技术，其可以用于火灾报警、环境监测、周界安防等领域。基于探测光纤本身的优良特性与低廉的价格优势，分布式光纤传感技术已成为传感领域中最具有研究价值的方向之一，其中基于技术的分布式光纤传感系统是利用(phase-sensitiveopticaltime-domainreflectometer)相位敏感光时域反射计的干涉原理，实现对沿光纤线路范围内的对象进行远程和实时的安全监测的目的。采用强相干光源为光纤注入脉冲，返回波形是脉冲宽度区域内后项瑞丽散射光相干叠加的结果。由于各个光脉冲散射中心的不同，最终探测到的瑞利波形呈现锯齿状。通过分析这些锯齿状波形的变化，即可监测外界扰动给光纤带来的折射率变化。

基于技术的分布式光纤传感系统作为一种新型的安防监测系统,不仅具有抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高等特点,而且具有隐蔽性好、报警定位精确、数据处理相对简单等优点,适合于对大范围、长距离进行实时监测,在安防领域有着重要的应用前景。

但是系统采用强相干光脉冲作为光源，弱折射率变化可以由脉冲之间的相干效应得到加强。同时，这些折射率突变随时间动态变化，这就加大了信号处理难度。目前，在中，主要是基于数字平均法对原始数据预处理以提高信号的信噪比，再采用滑动平均方法对预处理数据进行再处理来降低随机噪声带来的差异，最终解调出扰动信号，该方法根据信号的波动特征将原始数据进行分组，提高了各组数据的相关性降低了各组数据的差异性，在不引入复杂运算的情况下，提高了系统的信噪比。但该算法存在以下两点缺陷，一个缺陷是该算法在信号噪声较小，且振动信号比较明显的情况下才能有效解调出振动信号，存在一定的局限性；另一个缺陷是平均次数、滑动窗口、相减间隔三种去噪方法不能个根据具体信号特征做自适应的匹配，若参数选取不当，直接影响振动解调效果。

发明内容

针对上述不足，本发明公开了一种强干扰DVS的高精度解调算法，解决了在强干扰下不能有效解调出振动位置，误报率高的问题。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种强干扰DVS的高精度解调算法，其包括以下步骤：

(1)选取不同长度的光纤作为样本，样本个数至少为1000个，测量每个样本的脉冲EDFA功率，根据每个样本的光纤长度数值和脉冲EDFA功率，分析得到光纤长度与脉冲EDFA功率的线性关系曲线，建立关于光纤长度和脉冲EDFA功率这两个量的脉冲EDFA功率数学模型；

(2)采集实际光纤的监测信息，建立样本数据库，所述样本数据库中存储有至少1000个样本数据组；所述样本数据组存储有某一条光纤的监测信息，其中包括该光纤的长度数据、传感信号、实际振动位置信息；

(3)读取每个样本数据组中的数据信息，然后采用平均次数、滑动窗口、相减间隔三者相结合的处理方法对传感信号进行去噪；

(4)逐帧读取每个样本数据组中的传感信号，采用步骤(3)所述的去噪数学模型对传感信号进行去噪，得到传感信号特征信息；