[发明专利]一种脉冲编码的分布式光纤振动传感方法及装置

摘要

本发明公开的一种脉冲编码的分布式光纤振动传感方法及装置，任意阶编码矩阵，其主对角线元素全为“0”，其余元素全为“1”，依次把该矩阵的每行注入分布式光纤振动传感装置中，该装置包括窄线宽激光器及驱动模块，含SOA(半导体光放大器)的FPGA编码调制器，光纤环形器，传感光纤，APD探测器模块，A/D模块和工控机。结合脉冲编码原理和光纤瑞利散射相位变化解调振动原理，在不改变空间分辨率的情况下提高了传感系统的动态范围，增加了测量长度和测量精度。可适用于较大范围内水、油、气管道泄露监测和大型土木工程安防监测。

主权项

1.一种脉冲编码的分布式光纤振动传感方法，包括以下步骤：步骤一：工控机11执行程序初始化时产生N(比如N＝100)阶矩阵S＝(a_ij)，当i＝j时，a_ij＝0，当i≠j时，a_ij＝1，由矩阵求逆方法算出S的可逆矩阵S^‑1＝(b_ij)，当i＝j时，当i≠j时，S矩阵中元素“1”代表注入传感光纤10(10ns有能量)的激光脉冲，元素“0”代表注入传感光纤10(10ns)无能量的激光脉冲，由包含SOA(半导体光放大器)的FPGA编码调制模块12调制；步骤二：工控机11执行程序获取传感光纤信息时，依次发出矩阵S每行编码到FPGA编码调制模块12中，按编码调制SOA，将连续窄线宽激光器及驱动模块13按要求产生光脉冲编码经光纤环形器14输入端后注入传感光纤10，传感光纤10上返回背散射光光纤环形器14输出端到返回端进入到APD探测器15，APD后接A/D模块16，A/D模块16以PCIeX接口与工控机11相连，经FPGA编码调制模块12送出同步电脉冲打开100Mhz16bitsA/D模块16同步采集背散射瑞利光信息存储于A/D缓冲区中，可多次触发进行数字平均，触发周期C是光在真空中速度，n是传感光纤折射率，L是传感光纤长度，预估计外界振动频率f的2倍采样；步骤三：工控机11执行程序获取数字平均的背散射瑞利光信息时，计算背向散射的瑞利光信息时利用S‑1解出传感光纤上每点的背散射瑞利光信息，并使用编码的相关性，数字平均传感光纤上每点的背散射瑞利光信息；步骤四：取相邻两次的背散射瑞利光信息，按对应位置微分，确定传感光纤10线路上是否有振动点，将振动点附近相邻点进行相关运算，确定振动强度；将最大振动强度的振动点进行傅里叶变化，获得振动频率。