[发明专利]相位敏感光时域反射光纤传感系统定位方法

摘要

本发明涉及一种相位敏感光时域反射光纤传感系统定位方法，包括以下步骤：采集多次光脉冲对应的拍频数字信号、获得背向散射光相位矩阵Ф、确定外界振动扰动位置Y、在外界振动扰动位置Y之前和之后分别选取无相位扰动的位置X1和Z1及X2和Z2，对X1和Z1及X2和Z2在背向散射光相位矩阵Ф中对应列相位进行相位解卷绕，将相位变化拓展到‑∞~+∞范围；如果相位扰动位置的之前和之后位置的相位随时间变化相同，判决相位扰动为误报；否则，判决相位扰动为真实外界振动事件。本发明有效解决Ф‑OTDR系统应用中由于偏振衰落、干涉衰落引入错误异常相位的问题，克服衰落导致误报率高的问题，实现真实外界扰动事件的准确定位。它基于常规的Ф‑OTDR光纤分布式传感系统，简便易行。

主权项

1.一种相位敏感光时域反射光纤传感系统定位方法，所述相位敏感光时域反射光纤传感系统，包括窄线宽激光器(1)，1′2光纤耦合器(2)，声光调制器(3)，掺铒光纤放大器(4)，光纤环形器(5)，传感光纤(6)，2′2光纤耦合器(7)，平衡光探测器(8)，数据采集卡(9)，计算机(10)；其中窄线宽激光器(1)，用于产生长相干长度激光；窄线宽激光器(1)经过1′2光纤耦合器(2)分成两路，其中一路光信号经过声光调制器(3)调制为移频的光脉冲，再经过掺铒光纤放大器(4)进行光功率放大后通过光纤环形器(5)输入到传感光纤(6)中传输，光脉冲在传感光纤(6)中传输激发的背向散射光沿传感光纤(6)进行背向传输到达光纤环形器(5)；1′2光纤耦合器(2)的另一路光信号与光纤环形器(5)返回的背向散射光分别由两个端口注入到2′2光纤耦合器(7)中传输并相干，2′2光纤耦合器(7)的两个输出端口与平衡光探测器(8)连接，进行光电转换获得背向散射光拍频电信号，经数据采集卡(9)采集得到数字拍频信号输出至计算机(10)计算拍频信号的幅度和相位信息；其特征在于包括以下步骤：步骤1：所述数据采集卡(9)采集1次以上光脉冲对应的拍频数字信号，基于光时域反射原理，构建拍频数字信号二维矩阵R＝[R_i，j]_MxN，其中，R_i，j表示所述采集卡(9)采集到的第i次光脉冲对应的在传感光纤第j位置上的背向散射光拍频数字信号值；步骤2：采用数字正交解调信号处理方法，由所述拍频数字信号二维矩阵R获得背向散射光相位矩阵Ф；步骤3：将背向散射光相位矩阵Ф中相隔k列的两列Ф_m,j和Ф_n,j相减，其中，k可取1～500，获得拍频信号相隔k个采样点的相位差二维矩阵S，其中，S_m,j＝Ф_m,j‑Ф_n,j，以传感光纤位置为横坐标参量，画出矩阵S各行曲线，找出相位扰动位置；步骤4：在所述相位扰动位置之前和之后分别选取一个无相位扰动的位置X1和Z1及X2和Z2，对X1和Z1及X2和Z2在所述背向散射光相位矩阵Ф中对应列相位Ф_X1和Ф_Z1及Ф_X2和Ф_Z2进行相位解卷绕，将相位变化拓展到‑∞～+∞范围；步骤5：分别画出Ф_X和Ф_Z两列相位随时间的变化曲线，如果相位扰动位置的之前和之后位置的相位随时间变化相同，判决该相位扰动为误报；否则，判决该相位扰动为真实外界振动事件。