[发明专利]光纤扰动探测方法及装置

摘要

本发明公开了一种光纤扰动探测方法，本发明在测量时进行分段频率扫描，用同频光的散射曲线测量动态扰动，将K组测量下获得的传感光纤上任一点背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线与第一组测量下获得的对应点的背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线进行相关性检测，来测量准静态扰动，从而实现了对动态扰动信号和准静态信号的同时测量，大大提高了全分布式光纤传感器的测量功能和应用范围；本发明还公开了一种光纤扰动探测装置，本发明的测量系统装置结构简单且成本低；在测量时间上比分别利用两套系统进行动态和准静态扰动的测量时间缩短很多，且可实现动态和准静态扰动的不间断测量。

主权项

光纤扰动探测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、向被测传感光纤注入探测光；步骤二、探测光在被测传感光纤中产生背向瑞利散射光，该背向瑞利散射光与本振光混频后由平衡探测器探测；具体如下：(201)调节探测光的频率M次，使得探测光的频率分别为f₁、f₂、……、f_M，每种频率下探测N次背向瑞利散射光信号，得到M×N条背向瑞利散射曲线，提取M×N条背向瑞利散射曲线上所有点作为一组测量数据；(202)重复(201)的步骤K次，得到K组测量数据，最终获得K×M×N条背向瑞利散射曲线；步骤三、对步骤二中探测后的信号进行数据处理，获得当前传感光纤的动态扰动和准静态扰动信息；具体步骤如下：(301)动态扰动的测量：在每组测量中得到N条同频背向瑞利散射曲线后，取N条中时间间隔为预估动态扰动周期1/4至3/4的两条背向瑞利散射曲线，将距光输入端位置相同的点对应的背向瑞利散射光光功率进行相减得到差值曲线，差值曲线尖峰处对应的点即为受扰动点；对每一个受扰动点，取N条同频背向瑞利散射曲线上该扰动点的背向瑞利散射光光功率，将它们按时间顺序排列后进行傅里叶变换获得该点受扰动的频谱图，频谱上峰值对应的频率即为动态扰动的主要频率；(302)准静态扰动的测量：a，在每组测量下，将测得的N条同频背向瑞利散射曲线上所有离光信号输入端距离相同的点对应的背向瑞利散射光光功率相加后取平均值，形成平均背向瑞利散射曲线，该平均背向瑞利散射曲线为背向瑞利散射光光功率的平均值随离探测光输入端距离变化的曲线，最终获得M条不同频的平均背向瑞利散射曲线；b，将M条不同频的平均背向瑞利散射曲线上离探测光输入端距离相同的点的背向瑞利散射光光功率按频率顺序排列，获得传感光纤上任一点的背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线；c，将K组测量下获得的传感光纤z点处的背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线分别与第一组测量下获得的z点处的背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线进行相关性检测，z为散射点离信号输入端的距离；d，根据相关性检测的公式，测量出光纤上z点处的背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线与第一组z点处的背向瑞利散射光光功率随频率的分布曲线相比沿频率坐标的频移量Δf，若Δf＝0，表明该z点未受扰动，若Δf≠0，表明该z点受到扰动，进而获得准静态扰动的信息。