[发明专利]一种弱光栅阵列分布式振动传感解调方法及系统

说明书

本发明涉及一种弱光栅阵列分布式振动传感解调方法及系统，所述方法包括以下步骤：将一束连续光分为前探测光和后探测光，将所述前探测光和后探测光分别调制为第一单脉冲光和第二单脉冲光，对所述第二单脉冲光进行延时，将延时后的第二单脉冲光与所述第一脉冲光合成为双脉冲光；将所述双脉冲光输入弱光栅光纤阵列中，双脉冲光在弱光栅光纤阵列中产生拍频脉冲信号，将所述拍频脉冲信号转换为电信号，获取所述电信号的I信号和Q信号；根据所述电信号的I信号和Q信号，获取初始相位信号，根据所述初始相位信号，得到最终的相位信号。本发明所述弱光栅阵列分布式振动传感解调方法，提高了I/Q信号解调实时性。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，尤其涉及一种弱光栅阵列分布式振动传感解调方法及系统。

背景技术

相敏光时域反射仪技术是一种利用光纤作为振动传感敏感元件和传输信号介质的技术，光纤传感器体积小、重量轻、灵敏度高、环境适应性好，具有本征安全，抗电磁干扰等优点，适用于易燃易爆等恶劣环境，并可应用于周界安防、地质勘探、油气泄漏、电网监测、水听等领域。

对于分布式弱光栅振动传感解调系统的信号采集及解调端，根据光纤光栅的振动传感机制，振动信号实质是被调制到干涉信号中，进行振动信号的解调实际上是进行相位解调；对于系统来说，信号解调方法主要有两种，即外差相干检测和零差相干检测，外差相干检测一般使用本振参考光与后向瑞利散射信号光进行拍频，通过数据采集后在上位机中进行后续的解调算法，而拍频信号的频率比较高，需要一个超高频率的采集卡才能采集到的完整波形，并且外差解调中的I信号和Q信号调制都在上位机中进行，较难实现实时测量。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种弱光栅阵列分布式振动传感解调方法及系统，用以解决现有I/Q信号解调实时性较差的问题。

本发明提供一种弱光栅阵列分布式振动传感解调方法，包括以下步骤：

将一束连续光分为前探测光和后探测光，将所述前探测光和后探测光分别调制为第一单脉冲光和第二单脉冲光，对所述第二单脉冲光进行延时，将延时后的第二单脉冲光与所述第一脉冲光合成为双脉冲光；

将所述双脉冲光输入弱光栅光纤阵列中，双脉冲光在弱光栅光纤阵列中产生拍频脉冲信号，将所述拍频脉冲信号转换为电信号，获取所述电信号的I信号和Q信号；

根据所述电信号的I信号和Q信号，获取初始相位信号，根据所述初始相位信号，得到最终的相位信号。

进一步地，所述双脉冲光包括前脉冲光和后脉冲光，所述前、后脉冲光的脉冲宽度均为T_W，脉冲重复频率为F_p，后脉冲相对于前脉冲的脉冲延迟为T_p2l，其中，v为光在弱光栅阵列中的传播速度，L为弱光栅阵列中光栅距离，n_e为弱光栅的折射率，S为弱光栅阵列的长度，c为光速。

进一步地，所述双脉冲光在弱光栅光纤阵列中产生拍频脉冲信号，具体包括，后脉冲经过第i个光栅反射后与前脉冲经过第i+1个光栅反射后，在第i个光栅相遇，产生拍频脉冲信号，所述拍频脉冲信号的强度为其中，E_i、R_i分别为第i个光栅反射光的光强振幅、第i个光栅的反射率，为第i+1与第i个光栅之间的扰动引起的相位差，为相邻光栅固定相位差，Δω为前探测光和后探测光对应声光调制器的角频率差。

进一步地，获取所述电信号的I信号和Q信号，具体包括，

将所述电信号滤除直流成分后分别与正弦信号、余弦信号混频，得到正弦混频信号和余弦混频信号，滤除所述正弦混频信号和余弦混频信号的二倍频分量，得到电信号的I信号和Q信号。

进一步地，所述电信号的I信号电信号的Q信号