[发明专利]基于传感光纤的分布式扰动测量方法、扰动测量系统

说明书

一种基于传感光纤的分布式扰动测量方法、扰动测量系统，该分布式扰动测量方法包括：将探测光信号输入被施加有外部扰动的待测传感光纤中，得到带有外部扰动信息的背向散射光信号；将背向散射光信号与本振光信号进行拍频，得到拍频信号；利用滑动窗口对拍频信号进行截取，得到截取信号；将截取信号进行数字滤波，得到数字滤波信号，数字滤波信号为啁啾脉冲信号；对数字滤波信号进行解调，得到截取信号中的扰动信息；改变滑动窗口的位置，重复执行预定次数的得到截取信号至得到扰动信息的步骤，直至得到拍频信号中的所有扰动信息。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及基于传感光纤的分布式扰动测量方法、扰动测量系统。

背景技术

现有基于啁啾脉冲的分布式光纤传感使用线性啁啾脉冲作为探测脉冲，通过扰动前后啁啾脉冲瑞利背向散射谱的时延差所对应的频差值对外界扰动引起的相位变化作等效补偿，由于相位变化与扰动量呈线性关系，最终实现了对温度、应变的定量测量，且测量分辨率高达1mK/4nε，比现有的基于拉曼散射效应和基于布里渊散射效应的分布式传感分辨率高约两个数量级，对于地震学中地壳形变观测、地热观测和海洋温深传感等高分辨率静态传感领域有着极其重要的意义。

但基于啁啾脉冲的分布式光纤传感最大可测扰动量受啁啾探测脉冲信号带宽的限制，且要求扰动引起啁啾脉冲瑞利背向散射谱的时延差所对应的频差值不应超过啁啾探测脉冲信号带宽的5％，又由于相位敏感光时域反射计空间分辨率正比于探测脉冲信号脉宽，在保证空间分辨率的前提下产生大带宽的啁啾脉冲信号对任意波形发生器的采样率要求极高，极大地增加了系统成本，因此现有的基于啁啾脉冲的分布式光纤传感扰动测量范围十分有限。

发明内容

有鉴于以上此，本发明的主要目的在于提供一种基于传感光纤的分布式扰动测量方法、扰动测量系统，以期部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种基于传感光纤的分布式扰动测量方法，包括：将探测光信号输入被施加有外部扰动的待测传感光纤中，得到带有外部扰动信息的背向散射光信号，其中，所述探测光信号包括n个脉宽相同、带宽相同的单频脉冲光信号，n个所述单频脉冲光信号为步进频率脉冲光信号，任意两个单频脉冲光信号的频率不同，2n100；

将所述背向散射光信号与本振光信号进行拍频，得到拍频信号；

利用滑动窗口对所述拍频信号进行截取，得到截取信号；

将所述截取信号进行数字滤波，得到数字滤波信号，所述数字滤波信号为啁啾脉冲信号；

对所述数字滤波信号进行解调，得到所述截取信号中的扰动信息；

改变所述滑动窗口的位置，重复执行预定次数的所述得到截取信号至所述得到扰动信息的步骤，直至得到所述拍频信号中的所有扰动信息；

其中，所述单频脉冲光信号和所述本振光信号的频率差的范围为0.01-10GHz。

根据本发明的实施例，上述扰动测量方法，还包括：

将连续激光信号分成第一激光信号和第二激光信号，其中第一激光信号经调制后得到所述探测光信号，第二激光信号作为所述本振光信号。

根据本发明的实施例，所述探测光信号的最大重复频率反比于所述传输光纤的长度。

根据本发明的实施例，所述滑动窗口的时间宽度大于所述探测光信号的脉宽。

根据本发明的实施例，对所述数字滤波信号进行解调，得到所述截取信号中的扰动信息，包括：

对所述数字滤波信号求互相关信号，得到所述互相关信号峰值对应的时延量；

根据所述时延量的到所述截取信号中的扰动信息。