用于将物理特性作为位置的函数确定的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于将物理特性作为位置函数确定的确定物理特性的方法和系统，其中由ＦＭＣＷ获得数据序列。该数据序列包含来自一个或多个信道的数据点，该方法包含测量对应于调制频率的Ｎ↓［ｄａ］个不同值的若干个数据点，对至少部分所述的原始数据序列执行一个或多个处理步骤，以获得至少一个包含对于调制频率值的Ｎ（Ｎ＞Ｎ↓［ｄａ］）个数据点的次生数据序列，对所述的次生数据序列执行从频域的变换，以便在空域中获得至少一条反向散射曲线，选择性地将所述反向散射曲线与一个或多个物理特性相关，作为位置的函数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量系统领域诸如光学测量系统，例如用于借助传感器例如光 学传感器测量空间分布的物理特性的系统。本专利技术M涉及一种基，频连续波(FMCW)的原理#^理特性作为位 置的函数确定的方法。尤其^]于基于細J^紂测量(OFDR)的测量系统。背景鉢典型地，FMCW反向散射(backscattering)测量系统，iH^光学FMCW 反向絲测量系统，包^^t^娜分、^H^分(evaluation part)以;SJ^向延伸 的传感器。对于光学FMCW系统而言，所述的传感器典型为光波导，典型为 光纤，然而对于电FMCW系统而言，典型的传感器为电缆。该激厉娜^it用 于在传感器中^t^力一系列调频信号，"WP衬是接收传感器对所述信号的响 应，如jtMf该响应映射为频率的函数，其被称作频^Nt据或频域中的数据。基 于所述响应以及由频域向空域的变换，可以提取出传感器的沿其第一端和第二 端之间的狄的空间分布的测量点的一个或多扬理械。雷达FMCW系统例如可以用于确定到对象的距离以;sj寸象的逸变。光学FMCW反向IM^测量系统可以被应用于测量沿光纤的一个或多*理#1^(典 型为温度和/或张力)。电FMCW系统例如可以用于对沿电缆的温度空间分布进 4亍监测，例如参阅EP-1548416。
技术实现思路
本专利技术提f种4f^如温度之类的物理特性作为位置函数确定的新方法和 新系统，所ii^法^L出了令人惊奇的有效，并提供高质量的确定。因而已经 发现，与*技术中相似质量的确定相比，可以减少必需的测量数据点的数量 而只有很少或者没有性肯LL的损失，和/或相对于^^1 FMCW系统的应用所正 常需要的规格，只有很少或没有性能上的损失。才緣本专利技术，因而已发现，可以利用减少的测量以希望的质量获#^理特 性的确定，从而可以相对快^IHW斤确定的棒性的变化。根据本专利技术的将物理特性作为位置的函数进行确定的方法包括对由FMCW获得的数据序列进行处理。该数据序列包括来自 一个或多^H言道的数据 点，该方法包括a. 测量^f个数据点,所述数据点对应于调制频率的N必个不同值("，L,"f卿...，JU—da},从而从每#道中获得至少一个原始数据序列，b. 扭行一个或多个包括至少部分所ii^始数据序列的处理步骤，以获得至少一个包^H^制频^t&, fp fn...， fN}的N个lt据点的:^Jt据序列，C对所述姓数据序列^^亍緒域的变换，以在空域中获得至少一条反向散射曲线，d.选棒fiw-条或多条所i向絲曲线与一个或多杨理特'對目关,作 为位置函数，其中N〉Nda。^^十械中，当不实^^专利技术时，N可以,絲作所测量的数据点的数量， f!v为祸全应用在FMCW系统中的最大测量数據点。由于大多FMCW都工作在 vSJ^莫式下，所以变换后的数据被称为反向Wt分布曲线图(profile), U因 为在因子和/或幅度偏移内，其反^^向^gJj^b^K言号与沿传感器的位置之间的 关系。取决于该系统，可以能够获^"个或多个反向，分布曲线图，并且可 以将这些一个或多个反向 "分布曲线图与一个或多#理夠湘关联，作为 位置函数，其^^称作^^布曲线图，iH^显JL^布曲线图。FMCW系Mit常通过记录一个或多^H言道中的数据iMt行，在该一个或多 ^H言道中，基于物理棒J"生，信号通常可在^Ht道之间被分离。在一个实施例 中，名^f言道由独立的检测器i^，其中基fi^如光学FMCW系统的波长之 类的物理特性，将信号4^测器之间进行划分。在另一个实施例中，用可调整 的滤波器顺序测量每*道，从而为序列的每个成员选出所希望的信号。在另 外一个实施例中，在已通过一个或多个^r测器记录信号之后，可以作为信号分 析而进^^M言道的分割。在一个实施例中， 一个或多个上述类型的信#该系 统中被组合。数据点对应于单个频率测量的相#幅度的测量值，iiX的术语"单个频率"要从广:5Lh进行理解，因为大多激励源和调制器的带宽都不是零。因此， 单个频率指的是频率的间隔相对于一个周期中被测量的最小和最大频率的间隔 而言纟Ma。在一个实施例中，所述间隔的宽;li^上与激励源的调制的测量带 餘同。坐标^i对应于同"-^制频率或调制频率集的一个或多^Ht道的(通常为 复数的)值。通过例如以不同的调制频率的数据点或坐标集的^^来形^:据序列。对 数据进行处理例如以提:^显度信息，该数据处m常包括将来自两个或更多个 信道的信号相关联。做图时的数据序列的形状诸如幅度和/或相^^皮称作特征信 号(signature )。^^械中的术译'光学FMCW反向"tyt测量系统"的意思战于从一个或多个i^散射的光学介质(典型为光纤)或/和从一个或多个光学^f器(光 纤端、插头、透镜、A^f镜等处的菲涅耳幼等等)反向絲的絲(泵浦(pump) 光)的频率调制的光学FMCW测量系统。该反向M光包含与泵浦;^目同的 波 1/和由于非线性光学雌在不同波狄的附属光。反向絲光的棒^^: 于连续^t介质il/和A^器的物理的(力、张力、压力、温度等)和/或化学的 (;級、腐做态、含硫等)和/或电磁的(焚光性、絲性等)械。光学反向散射系统例如可以包括已调制M源；用于以光》皮导的形式例 如光纤絲测物理量(例桐显度、力、；赋等)的空间分布的测量的传感器； 混合、滤波以及接4tit件(包括光电转换器)；用于对反向散射的一个或多* 号进行变换^H^并JU ]于确定所关心的物理量的空间分布曲线图的信号处理 衬料元。术洽'光学FMCW反向lfc^测量系统"被考虑为包括基于外差测量才緒光 学或电学)的系统。通过在光学FMCW反向，测量系统中利用光学外差测量技术，可以在 迈克逊干涉仪的射出iWJi进行泵浦信号和反向^t信号的^給。这些种类的 光学FMCW才^K^^皮称为"OFDR技术"或"相干FMCW技术"。通过在光学FMCW反向，测量系统中利用电学外差测量技术，在电接 Jl^^块中进4豫浦信号和反向Wt信号的混合。这些种类的电FMCW 4棘 ^Jt称为"非相干OFDR ^M^"。#申请中，术^"OFDR(，^J^测量)"和'光学FMCW反向"Wf" 可以互^f^U在一个实施例中，^的频率调制包括在不同频率对^强度 的调制。每个测量周期，^0W率在较^^和较高频之间逐步i4^者连续i^皮 线性调频(chirped )。该频率范围通常适用于为光学FMCW装置提供希望的空 间緒率。频率测量点的数量典型iiM她为提供希望的测量距离(典型^J"应 于测量光纤的H)，并且测量的频率间隔典型itMfct为向FMCW装置提供希 望的空间^lf率。一种相关类型的光学FMCW系统是适用于测量空间分布温>1^布曲线图 的拉曼(Raman)反向Wt测量系统。典型地，所接收到的传感器信号包含斯 托克司拉曼(Stokes Raman )反向li^信号，在一些例子中，该信号包含颇 托克司拉曼(Anti-StokesRaman)反向^J"信号。 一种确定温^^布曲线图的 方法是##斯托克司和^#托克司拉免良向散射信号进行的。作为替M案， 可以利用瑞利(Rayleigh)，与反斯托克司信号结^MU^显度进eWh并 且可以将这些方法进^tiBL合。在^^目关的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对由ＦＭＣＷ获得的数据序列进行处理的方法，该数据序列包含来自一个或多个信道的数据点，该方法包括：　ａ．测量对应于调制频率的Ｎ↓［ｄａ］个不同值｛ｆ↓［ｍ，０］，ｆ↓［ｍ，１］，ｆ↓［ｍ，ｎ］…，ｆ↓［ｍ，Ｎ＿ｄａ］｝的若干个数据点 ，从而从每个信道获得至少一个原始数据序列；　ｂ．对至少部分所述的原始数据序列执行一个或多个处理步骤，以获得至少一个包含对于调制频率值｛ｆ↓［０］，ｆ↓［１］，ｆ↑［ｎ］…，ｆ↓［Ｎ］｝的Ｎ个数据点的次生数据序列；　ｃ．对所述的次 生数据序列执行从频域的变换，以便在空域中获得至少一条反向散射曲线；　ｄ．选择性地将所述反向散射曲线与一个或多个物理特性相关，作为位置的函数，　其中Ｎ＞Ｎ↓［ｄａ］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M弗罗梅，
申请(专利权)人：LIOS技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]