分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用制造方法及图纸

本申请提供了一种分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用，在对传感光纤中发生事件的位置进行定位时，通过对脉冲光在所述传感光纤中传输时，产生的后向瑞利散射光所对应的各干涉场信号的光功率进行比较，得到光功率最大的干涉场信号；然后，计算该光功率最大的干涉场信号的传感位置；最后，根据该传感位置与事件的位置分布规律，确定出传感光纤中发生事件的位置。由于本申请提供的定位方式通过对各干涉场信号进行筛选，再进行事件位置计算，使得其空间分辨率不再单纯的受光信号脉宽决定的，进而可以对事件的位置定位可以更为准确，提高空间分辨精度。

Event Location Method, Device and Application of Distributed Optical Fiber Vibration Monitoring System

【技术实现步骤摘要】
分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用
本申请涉及光纤传感技术，尤其设计一种分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用。
技术介绍
分布式光纤传感技术是应用光纤纵向特性进行测量的技术，因其具有全尺度连续性、网络智能化、长距离等特点，受到广泛应用与关注。分布式光纤传感技术按照光纤内部信号性质不同，可以分为基于瑞利散射的分布式光纤传感、基于拉曼散射的分布式光纤传感和基于布里渊散射的分布式光纤传感。其中，瑞利散射属于弹性散射，相对于拉曼和布里渊散射有着更高的能量，更容易被监测到，因此，目前多利用基于瑞利散射的分布式光纤振动监测系统，对在整个光纤长度上沿光纤几何路径分布的外部物理参量进行连续的测量。在分布式光纤振动监测系统中的一个重要指标是空间分辨率，其中，空间分辨率是指当系统同时出现两个事件，能够区分辨别出两个事件之间的最近距离，决定着系统事件漏报率的高低。光纤分布式振动监测系统的空间分辨率主要系统的光脉冲调制器的驱动信号脉宽决定，光脉冲调制器由声光调制器或者电光调制两类。其中，电光调制器(ElectroopticModulator，EOM)的物理基础是电光效应，但是其消光比较低；声光调制器(Acousto-OpticModulator，AOM)的物理效应为晶体的声光效应，其主要优点是消光比较大。在实际应用过程中，由于需要监测的距离少则几公里，多则上百公里，为了实现长距离高灵敏度的监测，需要光脉冲调制器具有高消光比，因此，在光纤分布式振动监测系统多数采用声光调制器。但是，声光调制器的驱动信号的上升沿和下降沿时间较长，所以脉冲宽度一般较大，数值一般在几百纳秒，进而导致光纤分布式振动监测系统的空间分辨率交底，通常在几十米范围。因此，亟待提供一种高空间分辨率的光纤分布式振动监测系统，以满足需求在米级别量级的空间分辨率的工程需要。
技术实现思路
本申请提供了一种分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用，以解决现有的光纤分布式振动监测系统空间分辨率低的问题。根据本申请实施例的第一方面，提供了一种分布式光纤振动事件定位方法，应用于基于瑞利散射的分布式光纤振动监测系统，所述方法包括：将脉冲光注入到所述分布式光纤振动监测系统中的传感光纤中；获取所述脉冲光在所述传感光纤中传输时，产生的后向瑞利散射光所对应的各干涉场信号；对各所述干涉场信号的光功率进行比较，得到光功率最大的干涉场信号；根据接收到所述光功率最大的干涉场信号的时间点、以及所述脉冲光注入传感光纤中的时间点，计算出产生所述光功率最大的干涉场信号的传感位置；根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置。可选地，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；获取所述空间分辨率的奇偶性；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤中发生事件的位置为Lth＝Lmax-(S-1)/2；当所述空间分辨率为偶数时，则所述传感光纤中发生事件的位置为Lth＝Lmax-S/2+1；其中，Lmax为所述传感位置，S为空间分辨率。可选地，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤中发生事件的位置分别为Lth1＝Lmax-(S+1)/2、Lth2＝Lmax-(S+1)/2+M-S+1；当所述空间分辨率为偶数时，则所述传感光纤中发生事件的位置分别为Lth1＝Lmax-S/2、Lth2＝Lmax-S/2+M-S+1；其中，Lmax为所述有效传感位置，Lth1为发生事件第一个位置点，Lth2为发生事件第二个位置点，S为空间分辨率M为具有扰动信息的干涉场信号的个数。可选地，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；获取所述空间分辨率的奇偶性；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤中发生事件的位置为Lth＝Pmax-(S-1)/2+N；当所述空间分辨率为偶数时，则所述传感光纤中发生事件的位置为Lth＝Pmax-S/2+1+N；其中，Lmax为所述传感位置，S为空间分辨率,N为所述脉冲光的一个脉冲宽度对应的传播距离。可选地，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤中发生事件的位置分别为Lth1＝Lmax-(S+1)/2+N、Lth2＝Lmax-(S+1)/2+M-S+1+N；当所述空间分辨率为偶数时，则所述传感光纤中发生事件的位置分别为Lth1＝Lmax-S/2+N、Lth2＝Lmax-S/2+M-S+1+N；其中，Lmax为所述有效传感位置，Lth1为发生事件第一个位置点，Lth2为发生事件第二个位置点，S为空间分辨率M为具有扰动信息的干涉场信号的个数，N为所述脉冲光的一个脉冲宽度对应的传播距离。根据本申请实施例的第二方面，提供了一种分布式光纤事件定位装置，应用于基于瑞利散射的分布式光纤振动监测系统，所述装置包括：干涉场信号获取单元：用于获取脉冲光在所述分布式光纤振动监测系统中的传感光纤中传输时，产生的后向瑞利散射光所对应的各干涉场信号；光功率比较单元：用于对各所述干涉场信号的光功率进行比较，得到光功率最大的干涉场信号；传感位置计算单元：用于根据接收到所述光功率最大的干涉场信号的时间点、以及所述脉冲光注入传感光纤中的时间点，计算出产生所述光功率最大的干涉场信号的传感位置；事件位置确定单元：用于根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置。根据本申请实施例的第三方面，提供了一种分布式光纤振动监测系统，所述系统包括本申请实施例第二方面提供的分布式光纤振动监测系统事件定位装置，还包括激光器、与所述激光器连接的声光调制器、与所述声光调制器连接的环形器、与所述环形器连接的传感光纤、以及与所述分布式光纤振动监测系统事件定位装置和环形器连接的光电探测器。由上述实施例可见，本申请实施例提供的分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用，在对传感光纤中发生事件的位置进行定位时，通过对脉冲光在所述传感光纤中传输时，产生的后向瑞利散射光所对应的各干涉场信号的光功率进行比较，得到光功率最大的干涉场信号；然后，计算该光功率最大的干涉场信号的传感位置；最后，根据该传感位置与事件的位置分布规律，确定出传感光纤中发生事件的位置。由于本申请提供的定位方式通过对各干涉场信号进行筛选，再进行事件位置计算，使得其空间分辨率不再单纯的受光信号脉宽决定的，进而可以对事件的位置定位可以更为准确，提高空间分辨精度。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实例提供的一种分布式光纤振动监测系统的基本结构示意图；图2为本申请实例提供的一种分布式光纤振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式光纤振动监测系统事件定位方法，应用于基于瑞利散射的分布式光纤振动监测系统，其特征在于，所述方法包括：获取脉冲光在所述分布式光纤振动监测系统中的传感光纤中传输时，产生的后向瑞利散射光所对应的各干涉场信号；对各所述干涉场信号的光功率进行比较，得到光功率最大的干涉场信号；根据接收到所述光功率最大的干涉场信号的时间点、以及所述脉冲光注入传感光纤中的时间点，计算出产生所述光功率最大的干涉场信号的传感位置；根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置。

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤振动监测系统事件定位方法，应用于基于瑞利散射的分布式光纤振动监测系统，其特征在于，所述方法包括：获取脉冲光在所述分布式光纤振动监测系统中的传感光纤中传输时，产生的后向瑞利散射光所对应的各干涉场信号；对各所述干涉场信号的光功率进行比较，得到光功率最大的干涉场信号；根据接收到所述光功率最大的干涉场信号的时间点、以及所述脉冲光注入传感光纤中的时间点，计算出产生所述光功率最大的干涉场信号的传感位置；根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；获取所述空间分辨率的奇偶性；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤中发生事件的位置为Lth＝Lmax-(S-1)/2；当所述空间分辨率为偶数时，则所述传感光纤中发生事件的位置为Lth＝Lmax-S/2+1；其中，Lmax为所述传感位置，S为空间分辨率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤中发生事件的位置分别为Lth1＝Lmax-(S+1)/2、Lth2＝Lmax-(S+1)/2+M-S+1；当所述空间分辨率为偶数时，则所述传感光纤中发生事件的位置分别为Lth1＝Lmax-S/2、Lth2＝Lmax-S/2+M-S+1；其中，Lmax为所述有效传感位置，Lth1为发生事件第一个位置点，Lth2为发生事件第二个位置点，S为空间分辨率M为具有扰动信息的干涉场信号的个数。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述传感位置，确定所述传感光纤中发生事件的位置，包括：根据所述脉冲光的脉冲宽度，计算出所述分布式光纤振动监测系统的空间分辨率；获取所述空间分辨率的奇偶性；当所述空间分辨率为奇数时，则所述传感光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚盈，王晨，王昌，倪家升，李常，赵文安，曹冰，黄胜，刘小会，王英英，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37