[发明专利]ASE时域相关压缩的分布式光纤拉曼温度传感装置和方法

权利要求书

1.一种基于ASE时域相关压缩的分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于，包括ASE脉冲信号源，光纤耦合器（5），波分复用器（6），传感光纤（7），掺铒光纤放大器（8），第一光电探测器（9），第二光电探测器（10），数据采集卡（11）和计算机（12）；

所述ASE脉冲信号源发出的ASE脉冲信号经光纤耦合器（5）分为两束，其中一束作为参考光束被第二光电探测器（10）探测；另一束作为探测光束经波分复用器（6）后入射到传感光纤（7），在传感光纤（7）中产生的后向拉曼散射光经波分复用器（6）、掺铒光纤放大器（8）后，被第一光电探测器（9）探测；数据采集卡（11）采集第一光电探测器（9），第二光电探测器（10）的探测信号后发送至所述计算机（12）；

所述计算机（12）用于对ASE拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构，得到短尺度下的ASE拉曼后向散射信号，并通过将ASE脉冲参考信号和重构后的ASE拉曼后向散射信号进行时域相关压缩运算，进而定位和解调光纤沿线的温度突变点信息；

对ASE拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构的表达式为：

；

其中，F_as（L,i）表示传感光纤L位置处的ASE拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构后第i个数据点的时域差分信号，和分别表示传感光纤L位置处和位置处的后向拉曼反斯托克斯光的强度，其中，，W表示脉冲宽度，f_s表示采样率，c表示光速，n₀表示光纤中的折射率；

进行短尺度时域相关压缩系数的运算公式如下：

其中，C（a）表示延时a个采样点时的短尺度时域相关压缩系数；N表示重构后ASE拉曼后向散射信号总采样点个数，F_as（n）表示进行时域差分信号重构后第n个采样点的时域差分信号；I_ref(n+a)表示延时a个采样点的ASE脉冲参考信号；N表示重构后ASE拉曼后向散射信号总采样点个数。

2.根据权利要求1所述的基于ASE时域相关压缩的分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于，ASE脉冲信号源包括ASE信号发生器（1），隔离器（2），声光调制器（3），脉冲信号发生器（4），所述ASE信号发生器（1）发出的ASE激光经隔离器（2）后入射到声光调制器（3），经脉冲信号发生器（4）驱动的声光调制器（3）调制后输出ASE脉冲信号；

ASE信号发生器（1）的工作波长为1550nm。

3.根据权利要求1所述的基于ASE时域相关压缩的分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于，光纤耦合器（5）用于将ASE脉冲信号分比为功率比为1：99的参考光和探测光。

4.一种基于ASE时域相关压缩的分布式光纤拉曼温度传感方法，采用权利要求1所述的一种基于ASE时域相关压缩的分布式光纤拉曼温度传感装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

S1、搭建传感装置，并进行ASE脉冲参考信号I_ref和ASE拉曼后向散射信号I_as（L）的数据采集；I_as（L）表示传感光纤L位置处的ASE拉曼后向散射信号强度；

S2、对ASE拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构；

S3、根据ASE脉冲参考信号和时域差分信号重构后的ASE拉曼后向散射信号，进行短尺度时域相关压缩系数的运算；

S4、寻找短尺度时域相关压缩系数的正峰值和负峰值，分别对应的延时采样点个数a₀和a₁，并计算温度突变位置，温度突变区域长度和温度突变区域温度信息。