一种光纤振动模型确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤振动模型确定方法及装置，该方法包括：获取目标光纤位置的振动信号；提取振动信号的频谱特性；将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配；在频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定振动信号属于预设振动模型。通过上述方式，本发明专利技术能够准确判断目标光纤位置的振动类型，并提高光纤振动检测的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤振动检测
，特别是涉及一种光纤振动模型确定方法及装置。
技术介绍
采用光纤作为传感器可以实现长距离无缘探测，微小的扰动就可以使光纤由于振动而变形，传输轨迹也会相应变化。相位敏感光时域反射仪是一种新型的分布式光纤传感器，在对光纤线路范围内的振动信号进行远程和实时监测方面，具有传统的传感器所不能替代的优势。与基于散射强度检测的常规光时域反射仪(OTDR)相比，不仅可以检测光纤瑞利散射回波的强度，而且还可以检测回波的相位波动，具有更高的灵敏度和探测动态信号的能力。近年来，光纤围栏在周界安防方面，受到了越来越广泛的关注。从探测到的大量复杂信号中判断光纤沿线发生了怎样的扰动，怎样性质的入侵，这是周界安防应用实际关注的目标。因此，对探测到的扰动信号进行初步的识别非常重要，以便快速、准确地做出响应。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种光纤振动模型确定方法及装置，能够准确判断目标光纤位置的振动类型，并提高光纤振动检测的效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种光纤振动模型确定方法，该方法包括：获取目标光纤位置的振动信号；提取振动信号的频谱特性；将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹
配；在频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定振动信号属于预设振动模型。其中，将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配，包括：计算振动信号的频谱特征与预设振动模型的频谱特性之间的欧式距离；判断欧式距离是否满足预设距离阈值；若满足，则确定频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配。其中，提取振动信号的频谱特性，包括：对振动信号进行归一化处理；对归一化处理后的振动信号进行傅里叶变化，以获得振动信号的频谱特征。其中，获取目标光纤位置的振动信号，包括：将目标光纤位置反射的光纤信号在时域上划分为多个信号帧；判断是否存在振动总强度或振动变化程度满足预设条件的信号帧；若存在，则将连续的满足预设条件的信号帧确定为振动信号。其中，判断是否存在振动总强度或振动变化程度满足预设条件的信号帧，包括：判断是否存在短时能量大于能量阈值和/或短时平移差分大于差分阈值的信号帧。其中，多个信号帧中，相邻的两个信号帧在时间上部分重叠。其中，光纤信号为拍频信号，将目标光纤位置反射的光纤信号在时域上划分为多个信号帧之前，还包括：将光信号分为第一路光信号以及第二路光信号；将第一路光信号调制放大后，通入光纤；将第一路光信号在光纤中反射得到的反射光信号与第二路光信号进行耦合；将耦合得到的光信号进行光电转换，以得到目标光纤位置的拍频信号。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种光纤振动模型确定装置，该装置包括：信号获取模块，用于获取目标光纤位置的振动信号；频谱提取模块，用于提取振动信号的频谱特性；匹配模块，用于将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配；振动模型确定模块，用于在频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定振动信号属于预设振动模型。其中，匹配模块包括：计算单元，用于计算振动信号的频谱特征与
预设振动模型的频谱特性之间的欧式距离；判断单元，用于判断欧式距离是否满足预设距离阈值；确定单元，用于在欧式距离满足预设距离阈值时，确定频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配。其中，频谱提取模块具体用于：对振动信号进行归一化处理；对归一化处理后的振动信号进行傅里叶变化，以获得振动信号的频谱特征。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术的光纤振动模型确定方法包括：获取目标光纤位置的振动信号；提取振动信号的频谱特性；将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配；在频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定振动信号属于预设振动模型。通过上述方式，将时域的信号转化为频域的信号，通过计算欧式距离对比，能够准确判断目标光纤位置的振动类型，并提高光纤振动检测的效率。附图说明图1是本专利技术光纤振动模型确定方法第一实施方式的流程示意图；图2是本专利技术光纤振动模型确定方法第二实施方式的流程示意图；图3是本专利技术光纤振动模型确定方法第二实施方式的信号流图；图4是本专利技术光纤振动模型确定方法第二实施方式中拍频信号的时域信号示意图；图5是本专利技术光纤振动模型确定方法第三实施方式的流程示意图；图6是本专利技术光纤振动模型确定方法一具体例子的距离-振动能量示意图；图7是本专利技术光纤振动模型确定方法一具体例子的短时能量和平移差分的示意图；图8是本专利技术光纤振动模型确定方法一具体例子的归一化后时域信号示意图；图9是本专利技术光纤振动模型确定方法一具体例子的频谱示意图；图10是本专利技术光纤振动模型确定方法一具体例子测试结果与时间动态规划计算的结果的对比示意图；图11是本专利技术光纤振动模型确定装置一实施方式的结构示意图；图12是本专利技术光纤振动模型确定设备一实施方式的结构示意图。具体实施方式参阅图1，本专利技术光纤振动模型确定方法第一实施方式的流程示意图，该方法包括：S11：获取目标光纤位置的振动信号。其中，振动信号可以是时域的信号，其表示目标光纤位置在不同时间的振动幅度。可选的，振动信号的幅度是可以光信号转化为电信号的强度大小，也可以模拟电信号转化为数字信号的数字大小。S12：提取振动信号的频谱特性。可选的，可以将时域的振动信号转化为频域的振动信号。其中，振动信号的频谱特性可以是振动信号的频谱函数，也可以对信号进行频谱分析，把信号的幅值、相位或能量变换以频率坐标轴表示，进而分析其频率特性。对信号进行频谱分析可以获得更多有用信息，如求得动态信号中的各个频率成分和频率分布范围，求出各个频率成分的幅值分布和能量分布，从而得到主要幅度和能量分布的频率值。S13：将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配。可选的，预设的振动模型可以是频谱中的幅值、相位或能量变换中的某一个参数的特性，也可以是两个或两个以上组合的特性。例如，可以给幅值、相位或能量变换设置多个阈值，当满足预设的阈值时，即频谱特性与预设的频谱特性匹配。可选的，振动模型还可以是根据频谱特性绘制的曲线图，当振动信号的频谱曲线和某一个预设的振动模型的频谱曲线相似，即可以认定振动信号的频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配。S14：在频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定振动信号属于预设振动模型。可选的，振动模型可以根据振动的强弱按照等级分类，例如一级振动、二级振动、三级振动等等。也可以根据导致振动的真是场景来分类，
例如行人走路、汽车行使、建筑施工或自然风等等。区别于现有技术，本实施方式的光纤振动模型确定方法包括：获取目标光纤位置的振动信号；提取振动信号的频谱特性；将频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配；在频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定振动信号属于预设振动模型。通过上述方式，将时域的信号转化为频域的信号，通过计算欧式距离对比，能够准确判断目标光纤位置的振动类型，并提高光纤振动检测的效率。参阅图2和图3，图2是本专利技术光纤振动模型确定方法第二实施方式的流程图，图3是本专利技术光纤振动模型确定方法第二实施方式的信号流图，其中，连接线表示光纤，两个椭圆表示耦合器，圆形表示光纤端口，用于通入光信号或接收反射的光信号。本实施方式公开了上述第一实施方式中S11的具体流程，该S11具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤振动模型确定方法，其特征在于，包括：获取目标光纤位置的振动信号；提取所述振动信号的频谱特性；将所述频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配；在所述频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定所述振动信号属于所述预设振动模型。

【技术特征摘要】
1.一种光纤振动模型确定方法，其特征在于，包括：获取目标光纤位置的振动信号；提取所述振动信号的频谱特性；将所述频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配；在所述频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配时，确定所述振动信号属于所述预设振动模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述频谱特性与预设振动模型的频谱特性进行匹配，包括：计算所述振动信号的频谱特征与预设振动模型的频谱特性之间的欧式距离；判断所述欧式距离是否满足预设距离阈值；若满足，则确定所述频谱特性与预设振动模型的频谱特性匹配。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提取所述振动信号的频谱特性，包括：对所述振动信号进行归一化处理；对归一化处理后的振动信号进行傅里叶变化，以获得所述振动信号的频谱特征。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标光纤位置的振动信号，包括：将目标光纤位置反射的光纤信号在时域上划分为多个信号帧；判断是否存在振动总强度或振动变化程度满足预设条件的所述信号帧；若存在，则将连续的满足预设条件的信号帧确定为所述振动信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断是否存在振动总强度或振动变化程度满足预设条件的所述信号帧，包括：判断是否存在短时能量大于能量阈值和/或短时平移差分大于差分阈值的所述信号帧。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博宇，魏照，聂鑫，魏嘉，刘本刚，李建彬，宋善德，
申请(专利权)人：深圳艾瑞斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44