基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法技术

本发明专利技术涉及一种基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法，包括以下步骤：利用OFDR系统测量两次，一次为参考数据和一次为测量数据，其中参考数据为未发生应变变化，测量数据为发生应变变化；对两组数据分别进行快速傅里叶变换，即将光频域信息转换到对应传感光纤中各个位置的距离域信息；两组数据各个位置对应相减后得到相对相位；进行第一次分段处理；将经过处理后的数据进行相位解缠绕，得到相位数据，根据数据的噪声水平，设定阈值三和第二次分段的分段数据长度，将相位数据进行第二次分段处理；进行一定数据长度的第三次分段，数据段长度即为传感空间分辨率。

Distributed demodulation method of optical frequency domain reflection sensor based on relative phase change

【技术实现步骤摘要】
基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法
本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种光频域反射中基于相对相位变化的分布式传感方法，应用于光频域反射。
技术介绍
应力测量是一种重要的技术。应力测量在航空航天、材料加工、安全监测等领域有着广泛的应用。而其中分布式光纤应变传感器，在航天智能结构，材料加工传感、石油和天然气管道的泄漏检测、周界监测等检测应用中备受关注。传统的分布式光纤应变传感器有，布里渊光时域反射仪(BOTDR)和布里渊光时域分析(BOTDA)，可以实现亚米级空间分辨率，数十公里感应范围和静态/动态应变测量。而光纤干涉仪传感器，如MZI型和Sagnac环型，具有高灵敏度但低空间分辨率(通常为几十米)。然而，以上的分布式光纤应变传感器最小可测量应变通常限制在10με以上，因此这不能满足某些应用的高灵敏度要求。光频域反射技术(OpticalFrequencyDomainReflectometry,OFDR)，作为分布式光纤传感的一种，OFDR技术将光纤中的瑞利散射看作一种的随机空间周期弱布拉格光栅，可用于分布式应力、温度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法，包括以下步骤：/n第一步，利用OFDR系统测量两次，一次为参考数据和一次为测量数据，其中参考数据为未发生应变变化，测量数据为发生应变变化。/n第二步，对参考数据和测量数据两组数据分别进行快速傅里叶变换，即将光频域信息转换到对应传感光纤中各个位置的距离域信息；/n第三步，对步骤二所获得的两组数据，沿光纤测试距离对应各个位置的复信号，取其中相位项，得到沿光纤距离分布的相位信号，两组数据各个位置对应相减后得到相对相位φ：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法，包括以下步骤：
第一步，利用OFDR系统测量两次，一次为参考数据和一次为测量数据，其中参考数据为未发生应变变化，测量数据为发生应变变化。
第二步，对参考数据和测量数据两组数据分别进行快速傅里叶变换，即将光频域信息转换到对应传感光纤中各个位置的距离域信息；
第三步，对步骤二所获得的两组数据，沿光纤测试距离对应各个位置的复信号，取其中相位项，得到沿光纤距离分布的相位信号，两组数据各个位置对应相减后得到相对相位φ：



其中，L为从光纤起点到当前位置的距离，n1为得到参考数据时未发生应变光纤的折射率，n2为得到测量数据时发生应变光纤的折射率，c为光速，而为相位噪声；相对相位φ的斜率与光纤应变所导致的折射率、长度变化相关；
第四步，根据采集数据的噪声水平设定分段数据长度、阈值一和阈值二，进行第一次分段处理：将在公式(1)计算的整个距离域相位利用滑动窗按照一定数据长度分段，即整个距离域数据分成多个数据段；计算每个数据段的方差，找到其中方差大于阈值一的数据段位置；根据下列判断条件，判断是否将其进行替换或插值：加入判断与本段位置前后相邻两段的平均值的差值是否大于阈值二的条件，在满足方差大于阈值二的条件下，如果前后相邻两段的平均值的差值大于阈值二，则不替换或插值，如果前后相邻两段的平均值差值小于阈值二，则替换或插值；替换或插值方法：替换为该数据段位置相邻两段...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁振扬，刘铁根，刘琨，江俊峰，王晨欢，郭雅美，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12