本发明专利技术公开了一种提高分布式光纤布里渊传感器信号信噪比的方法和装置，信号发生模块产生双正交码的电脉冲信号驱动声光调制器的驱动模块，驱动模块将接收到的双正交码的电脉冲信号进行编码得到双正交码编码的电脉冲序列，控制声光调制器将输入的连续光调制成与双正交码编码的电脉冲序列宽度对应的双正交码编码的光脉冲，将双正交码编码的光脉冲注入到长距离的分布式光纤布里渊传感器的传感光纤中，实现后向自发布里渊散射信号信噪比的增加。本发明专利技术的方法只需要改变信号发生模块输出的电信号，将单脉冲改变为双正交编码脉冲序列，即可提高分布式光纤布里渊传感器的信噪比，实施简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感器，特别是一种提高分布式光纤布里渊传感器信噪比的方法。
技术介绍
分布式光纤传感器由于具有抗电磁干扰能力强、电绝缘性好、可分布传感等诸多优点，在国防、工业等领域具有广阔应用前景。基于传感光纤中自发布里渊散射的分布式光纤传感器传感距离长，能够同时进行温度和应变的传感。该分布式光纤传感器在大型结构如堤坝、隧道、电缆等领域具有广泛的应用基础。传感光纤中后向布里渊散射光的信噪比是该传感器的一个重要参数，从根本上影响传感器的各项技术指标，包括传感范围、空间分辨率、分辨精度等【参见：TsuneoHoriguchi,KaoruShimizu,ToshioKurashima,MitsuhiroTatedaandYaheiKoyamada.DevelopmentofadistributedsensingtechniqueusingBrillouinscattering.JournalofLightwaveTechnology,1995,13(7),1296-1302.】。因此，提高传感系统的信噪比是至关重要的。目前提高光纤中后向自发布里渊散射信号信噪比的方法主要有以下几种：在先方案之一是对布里渊散射信号多次平均【参见：孙安，基于高频微波技术的分布式光纤传感器布里渊散射信号的探测[J].中国激光,2007,43(4),503-506.】。该方案中对后向散射的布里渊信号进行了28次平均。和单次探测的布里渊散射信号相比，虽然平均后得到的信号信噪比增加，但是计算过程耗时太长。在先方案之二是应用非矩形脉冲技术【参见：YunqiHao,QingYe,ZhengqingPan,HaiwenCai,RonghuiQu.EffectofmodulatedpulseformatonspontaneousBrillouinscatteringspectrumandBOTDRsensingsystem.Optics&LaserTechnology,2013,46:37-41.】【参见：YunqiHao,QingYe,ZhengqingPan,HaiwenCai,RonghuiQu.AnalysisofspontaneousBrillouinscatteringspectrumfordifferentmodulatedpulseshape.Optik.2013,2417-2420.】。该方案中采用洛伦兹形状的脉冲注入传感光纤，和矩形脉冲所产生的自发布里渊散射信号的信噪比相比，对于100ns的脉冲宽度而言，信噪比提高大约5dB。该技术的本质是非矩形脉冲的谱分布具有较小的旁瓣，能量较为集中。但是相邻脉冲之间具有一定的重叠，该重叠部分对应的自发布里渊散射信号的叠加对自发布里渊散射传感系统的传感事件分辨能力有一定的影响。在先方案之三是采用相关编码技术【参见：李永倩,程效伟.格雷互补序列在BOTDR中的应用研究及性能分析[J].华北电力大学学报(自然科学版),2008,35(01):93-97.】。该技术采用格雷补码脉冲编码方式，该补码序列具有理想的自相关和互相关特性。文中进行了256位格雷码对应的布里渊散射信号研究，实验效果和理论一致。但是该编码方式的解码过程需要进行相关运算，解码过程比较复杂。在先方案之四是采用Simplex编码方式【参见：YunqiHao,QingYe,ZhengqingPan,HaiwenCai,RonghuiQu..DigitalcoherentdetectionresearchonBrillouinopticaltimedomainreflectometrywithSimplexpulsecode.ChinesePhysicsB.2014,23(11):1107031-5.】。按照Simplex矩阵的格式，采用Simplex编码技术产生脉冲序列，注入到传感光纤中。和单个脉冲注入相比，布里渊散射信号的信噪比增加，编码信噪比增加和编码位数有关。但是编码过程和后继的解码过程比较复杂，且测量过程耗时较长。
技术实现思路
针对上述现有技术中描述的不足，本专利技术为了简便实施过程，提出了一种提高分布式光纤布里渊传感器信噪比的方法和装置，该方法增加了自发布里渊散射信号的信噪比，可以用于分布式光纤布里渊传感器中传感范围的增加、频率分辨精度的提高等。为实现上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种提高分布式光纤布里渊传感器信号信噪比的方法，信号发生模块产生双正交码的电脉冲信号驱动声光调制器的驱动模块，驱动模块将接收到的双正交码的电脉冲信号进行编码得到双正交码编码的电脉冲序列，控制声光调制器将输入的连续光调制成与双正交码编码的电脉冲序列宽度对应的双正交码编码的光脉冲，将双正交码编码的光脉冲注入到长距离的分布式光纤布里渊传感器的传感光纤中，实现后向自发布里渊散射信号信噪比的增加。一种提高分布式光纤布里渊传感器信号信噪比的装置，包括激光器，激光器的输出端与光纤耦合器的输入端连接，光纤耦合器的第一输出端与声光调制器的输入端连接，声光调制器的输出端与三端口环形器的第一端口连接，三端口环形器的第二端口与长距离传感光纤相连；声光调制器的控制端与声光调制器的驱动模块的输出端连接，声光调制器的驱动模块的输入端与信号发生模块的输出端连接；光纤耦合器的第二输出端与本地振荡器的输入端连接，本地振荡器的输出端与耦合器的第一输入端，耦合器的第二输入端与三端口环形器的第三端口连接，耦合器的第一输出端和第二输出端分别与平衡探测器的第一输入端口和第二输入端口连接，平衡探测器的输出端口与数据采集卡的输入端连接。在耦合器中进行本地光与传感光纤的后向散射的自发布里渊散射光进行干涉，平衡探测器从干涉光中探测出布里渊散射光，数据采集卡从平衡探测器中采集自发布里渊散射信号，并将自发布里渊散射信号进行解码分析。所述后向散射的自发布里渊散射光的轨迹为η(t)，即η(t)=η1(t)η2(t)......η2m(t)=Bmω1(t)ω2(t)......ω2m(t)+e1(t)e1(t)......e2m(t),]]>其中，Bm为高阶双正交码矩阵；ω1(t)、ω2(t)、……、ω2m(t)为传感光纤散射后得到的理想的不包含噪声的布里渊散射信号轨迹；e1(t)、e2(t)、……、e2m(t)表示布里渊散射信号中包含的噪声；对η(t)进行解码分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高分布式光纤布里渊传感器信号信噪比的方法，其特征在于：信号发生模块(10)产生双正交码的电脉冲信号驱动声光调制器(3)的驱动模块(11)，驱动模块(11)将接收到的双正交码的电脉冲信号进行编码得到双正交码编码的电脉冲序列，控制声光调制器(3)将输入的连续光调制成与双正交码编码的电脉冲序列宽度对应的双正交码编码的光脉冲，将双正交码编码的光脉冲注入到长距离的分布式光纤布里渊传感器的传感光纤(5)中，实现后向自发布里渊散射信号信噪比的增加。
【技术特征摘要】
1.一种提高分布式光纤布里渊传感器信号信噪比的方法，其特
征在于：信号发生模块(10)产生双正交码的电脉冲信号驱动声光调
制器(3)的驱动模块(11)，驱动模块(11)将接收到的双正交码的
电脉冲信号进行编码得到双正交码编码的电脉冲序列，控制声光调制
器(3)将输入的连续光调制成与双正交码编码的电脉冲序列宽度对
应的双正交码编码的光脉冲，将双正交码编码的光脉冲注入到长距离
的分布式光纤布里渊传感器的传感光纤(5)中，实现后向自发布里
渊散射信号信噪比的增加。
2.一种提高分布式光纤布里渊传感器信号信噪比的装置，其特
征在于：包括激光器(1)，激光器(1)的输出端与光纤耦合器(2)
的输入端(21)连接，光纤耦合器(2)的第一输出端(22)与声光
调制器(3)的输入端连接，声光调制器(3)的输出端与三端口环形
器(4)的第一端口(41)连接，三端口环形器(4)的第二端口(42)
与传感光纤(5)相连；声光调制器(3)的控制端与声光调制器的驱
动模块(11)的输出端连接，声光调制器的驱动模块(11)的输入
端与信号发生模块(10)的输出端连接；光纤耦合器(2)的第二输
出端(23)与本地振荡器(6)的输入端连接，本地振荡器(6)的输
出端与耦合器(7)的第一输入端(71)，耦合器(7)的第二输入端
(72)与三端口环形器(3)的第三端口(33)连接，耦合器(7)的
第一输出端(73)和第二输出端(74)分别与平衡探测器(8)的第
一输入端口(81)和第二输入端口(82)连接，平衡探测器(8)的
输出端口与数据采集卡(9)的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的提高分布式...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝蕴琦，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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