一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，涉及光纤温度校准补偿领域。该方法斯托克斯与反斯托克斯自动计算为基础，通过对光纤温度分布测试仪中斯托克斯与反斯托克斯数据进行深入分析，实现对温度校准点的自动识别以及温度补偿的自动计算。同时针对实际应用长度发生变化的情况，提出一种对反射信号功率补偿的方法，并实现自动修正计算参数功能，该自动测试方法节省人工成本、校准精度高、校准效率高、无需硬件改动、不增加硬件成本，可以有效提高ROTDR生产及使用过程中的温度补偿速度。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法
本专利技术涉及光纤温度校准补偿领域，具体涉及一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法。
技术介绍
光纤温度分布测试仪(又称拉曼光时域反射计，简称ROTDR)由于分布式可连续、测试距离长、耐腐蚀、本质安全、抗电磁干扰、抗雷击、寿命长等特点已广泛用于电力电缆测温度监测、智能管廊温度监测、输油储油设施温度监测及火灾预警等领域，但是在ROTDR的研制、生产及使用过程中，根据实际使用的场景不同，常常需要对温度进行校准和补偿，除此之外，当光纤长度发生变化时，往往需要对长度参数以及计算参数重新校准，以保证测试的准确性。目前对于ROTDR的温度补偿以及校准工作主要由人工来完成，由于人工分析中主观因素较多，会影响校准效果；而且人工手动校准效率很低，难以满足ROTDR生产、使用过程中的需求；长度变化引起的重新校准和计算需专业人员现场调试，增加了时间成本，同时人工手动校准也导致人工成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足，提出了一种以斯托克斯与反斯托克斯自动计算为基础，通过对光纤温度分布测试仪中的斯托克斯与反斯托克斯数据进行深入分析，实现对温度校准点的自动识别以及温度补偿的自动计算的方法。本专利技术具体采用如下技术方案：一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，基于光纤温度分布测试仪和两台高低温恒温装置进行，包括以下步骤：步骤101：启动光纤温度分布测试仪，连接被测光纤；步骤102：输入光纤实际长度FL，设置空间分辨率参数SFR，典型值为1m，采样分辨率SAMF，典型值为0.5m，设置测试量程FR＝(FL+1)km；步骤103：启动光纤温度分布测试仪的温度分布测试功能，读取斯托克斯测试数据DS，反斯托克斯测试数据DAS，分析该数据获取去噪斯托克斯数据DS_SN，去噪反斯托克斯测试数据DAS_SN，以及温度数据T；步骤104：从光纤温度分布测试仪中读取探测器模块校准标志位bAPDCali，功率补偿标志位bPowerCali以及温度校准标志位bTemCali，初次测试时，三个标志位默认为0；步骤105：判断bAPDCali是否大于等于1，如果是则进行步骤106，否则则进行步骤107；步骤106：将光纤温度分布测试仪放入高低温恒温装置，启动探测器模块的温度补偿；步骤107：判断bPowerCali是否大于等于1，如果是则进行步骤108，否则则进行步骤109；步骤108：启动功率补偿功能；步骤109：判断bTemCali是否大于等于1，如果则进行步骤110，否则进行步骤111；步骤110：启动温度校准功能；步骤111：结束光纤温度分布测试仪的温度分布测。优选地，步骤103中，获取去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据的具体过程为：步骤201：启动光纤温度分析测试仪的的温度分布测试功能，读取斯托克斯测试数据和反斯托克斯测试数据，N为测试数据数目；步骤202：对数据进行滤波处理获取滤波斯托克斯数据和反斯托克斯测试数据；步骤203：计算斯托克斯测试数据噪声DNS为斯托克斯后500个数据点的平均值，反斯托克斯测试数据噪声DNAS为反斯托克斯后500个数据点的平均值；步骤204：计算去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据；步骤205：根据去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据，得到温度数据，同时保存温度系数KTA以及KTB；步骤206：滤波及去噪结束。优选地，对数据进行滤波处理获取滤波斯托克斯数据和反斯托克斯测试数据具体步骤为：步骤301：读取斯托克斯测试数据和反斯托克斯测试数据，设置滤波阈值TH，典型值为20；步骤302：初始化设置J＝N/2，NUM＝0，I＝0；步骤303：判断J是否小于100，如果是转步骤305，否则转步骤304；步骤304：设置NUM＝NUM+1；步骤305：设置滤波起始点坐标集合START[0]到START[NUM]为0；步骤306：进行小波分解，dwt为小波分解函数；步骤307：判断I是否小于NUM，如果是转步骤309，否则转步骤308；步骤308：设置I＝I+1，L＝N/2；步骤309：设置K＝0；步骤310：判断斯托克斯数据小波分解高频部分cdDS[I][K]是否大于等于阈值TH，反斯托克斯数据小波分解高频部分cdDAS[I][K]是否大于等于阈值TH，如果是转步骤314，否则转步骤311；步骤311：设置K＝K+1；步骤312：判断K是否大于J，如果是转步骤310，否则转步骤313；步骤313：设置阈值TH为TH-5；步骤314：设置滤波起始点坐标集合START[I]的值为K；步骤315：设置斯托克斯数据小波分解高频部分cdDS[I][0]到cd[I][DSK]＝0，反斯托克斯数据小波分解高频部分cdDAS[I][0]到cdDAS[I][K]＝0；步骤316：设置计数位II＝I，计数位II＝II-1，计数位K＝2*K+1；步骤317：判断II是否大于等于0，如果是转步骤318，否则转步骤314；步骤318：进行小波重构，idwt为小波重构函数；步骤319：判断I是否小于NUM，如果是转步骤321，否则转步骤320；步骤320：设置I＝I-1，L＝L*2；步骤321：判断L是否等于N，如果是转步骤323，否则转步骤322；步骤323：设置滤波斯托克斯数据DSF[0]到DSF[N]分别为tempDS[0]到tempDS[N]的值，滤波反斯托克斯数据DASF[0]到DASF[N]分别为tempDAS[0]到tempDAS[N]的值，输出滤波斯托克斯数据和滤波反斯托克斯数据；步骤322：小波重构失败，返回错误。优选地，探测器模块的温度补偿过程为：步骤401：控制高低温恒温装置降温至光纤温度分布测试仪工作温度下限并保持；步骤402：读取高低温恒温装置的温度并保存至光纤温度分布测试仪的存储器，光纤温度分布测试仪的初始化温度I＝0；步骤403：高低温恒温装置的温度稳定后，连续读取并保存机内温度；步骤404：计算机内温度数据的斜率KT；步骤405：判断KT是否小于等于0.01，如果是，进行步骤406，如果否，转步骤403；步骤406：连续测试三次，获取去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据，分别保存，计算N+1个值的平均值；步骤407：控制高低温恒温装置升温，并向光纤温度分布测试仪发送设置温度值；步骤408：判断光纤温度分布测试仪的温度是否大于50，如果是，转步骤410，如果否，转步骤409；步骤409：设置I＝I+1；步骤410：计算温度补偿系数；步骤411：光纤温度分布测试仪内的探测器温度补偿结束，输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，基于光纤温度分布测试仪和两台高低温恒温装置进行，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤101：启动光纤温度分布测试仪，连接被测光纤；/n步骤102：输入光纤实际长度FL，设置空间分辨率参数SFR，典型值为1m，采样分辨率SAMF，典型值为0.5m，设置测试量程FR＝(FL+1)km；/n步骤103：启动光纤温度分布测试仪的温度分布测试功能，读取斯托克斯测试数据DS，反斯托克斯测试数据DAS，分析该数据获取去噪斯托克斯数据DS_SN，去噪反斯托克斯测试数据DAS_SN，以及温度数据T；/n步骤104：从光纤温度分布测试仪中读取探测器模块校准标志位bAPDCali，功率补偿标志位bPowerCali以及温度校准标志位bTemCali，初次测试时，三个标志位默认为0；/n步骤105：判断bAPDCali是否大于等于1，如果是则进行步骤106，否则则进行步骤107；/n步骤106：将光纤温度分布测试仪放入高低温恒温装置，启动探测器模块的温度补偿；/n步骤107：判断bPowerCali是否大于等于1，如果是则进行步骤108，否则则进行步骤109；/n步骤108：启动功率补偿功能；/n步骤109：判断bTemCali是否大于等于1，如果则进行步骤110，否则进行步骤111；/n步骤110：启动温度校准功能；/n步骤111：结束光纤温度分布测试仪的温度分布测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，基于光纤温度分布测试仪和两台高低温恒温装置进行，其特征在于，包括以下步骤：
步骤101：启动光纤温度分布测试仪，连接被测光纤；
步骤102：输入光纤实际长度FL，设置空间分辨率参数SFR，典型值为1m，采样分辨率SAMF，典型值为0.5m，设置测试量程FR＝(FL+1)km；
步骤103：启动光纤温度分布测试仪的温度分布测试功能，读取斯托克斯测试数据DS，反斯托克斯测试数据DAS，分析该数据获取去噪斯托克斯数据DS_SN，去噪反斯托克斯测试数据DAS_SN，以及温度数据T；
步骤104：从光纤温度分布测试仪中读取探测器模块校准标志位bAPDCali，功率补偿标志位bPowerCali以及温度校准标志位bTemCali，初次测试时，三个标志位默认为0；
步骤105：判断bAPDCali是否大于等于1，如果是则进行步骤106，否则则进行步骤107；
步骤106：将光纤温度分布测试仪放入高低温恒温装置，启动探测器模块的温度补偿；
步骤107：判断bPowerCali是否大于等于1，如果是则进行步骤108，否则则进行步骤109；
步骤108：启动功率补偿功能；
步骤109：判断bTemCali是否大于等于1，如果则进行步骤110，否则进行步骤111；
步骤110：启动温度校准功能；
步骤111：结束光纤温度分布测试仪的温度分布测。


2.如权利要求1所述的一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，其特征在于，步骤103中，获取去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据的具体过程为：
步骤201：启动光纤温度分析测试仪的的温度分布测试功能，读取斯托克斯测试数据和反斯托克斯测试数据，N为测试数据数目；
步骤202：对数据进行滤波处理获取滤波斯托克斯数据和反斯托克斯测试数据；
步骤203：计算斯托克斯测试数据噪声DNS为斯托克斯后500个数据点的平均值，反斯托克斯测试数据噪声DNAS为反斯托克斯后500个数据点的平均值；
步骤204：计算去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据；
步骤205：根据去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据，得到温度数据，同时保存温度系数KTA以及KTB；
步骤206：滤波及去噪结束。


3.如权利要求2所述的一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，其特征在于，对数据进行滤波处理获取滤波斯托克斯数据和反斯托克斯测试数据具体步骤为：
步骤301：读取斯托克斯测试数据和反斯托克斯测试数据，设置滤波阈值TH，典型值为20；
步骤302：初始化设置J＝N/2，NUM＝0，I＝0；
步骤303：判断J是否小于100，如果是转步骤305，否则转步骤304；
步骤304：设置NUM＝NUM+1；
步骤305：设置滤波起始点坐标集合START[0]到START[NUM]为0；
步骤306：进行小波分解，dwt为小波分解函数；
步骤307：判断I是否小于NUM，如果是转步骤309，否则转步骤308；
步骤308：设置I＝I+1，L＝N/2；
步骤309：设置K＝0；
步骤310：判断斯托克斯数据小波分解高频部分cdDS[I][K]是否大于等于阈值TH，反斯托克斯数据小波分解高频部分cdDAS[I][K]是否大于等于阈值TH，如果是转步骤314，否则转步骤311；
步骤311：设置K＝K+1；
步骤312：判断K是否大于J，如果是转步骤310，否则转步骤313；
步骤313：设置阈值TH为TH-5；
步骤314：设置滤波起始点坐标集合START[I]的值为K；
步骤315：设置斯托克斯数据小波分解高频部分cdDS[I][0]到cd[I][DSK]＝0，反斯托克斯数据小波分解高频部分cdDAS[I][0]到cdDAS[I][K]＝0；
步骤316：设置计数位II＝I，计数位II＝II-1，计数位K＝2*K+1；
步骤317：判断II是否大于等于0，如果是转步骤318，否则转步骤314；
步骤318：进行小波重构，idwt为小波重构函数；
步骤319：判断I是否小于NUM，如果是转步骤321，否则转步骤320；
步骤320：设置I＝I-1，L＝L*2；
步骤321：判断L是否等于N，如果是转步骤323，否则转步骤322；
步骤323：设置滤波斯托克斯数据DSF[0]到DSF[N]分别为tempDS[0]到tempDS[N]的值，滤波反斯托克斯数据DASF[0]到DASF[N]分别为tempDAS[0]到tempDAS[N]的值，输出滤波斯托克斯数据和滤波反斯托克斯数据；
步骤322：小波重构失败，返回错误。


4.如权利要求1所述的一种光纤温度分布测试仪的光纤温度自动校准及补偿方法，其特征在于，探测器模块的温度补偿过程为：
步骤401：控制高低温恒温装置降温至光纤温度分布测试仪工作温度下限并保持；
步骤402：读取高低温恒温装置的温度并保存至光纤温度分布测试仪的存储器，光纤温度分布测试仪的初始化温度I＝0；
步骤403：高低温恒温装置的温度稳定后，连续读取并保存机内温度；
步骤404：计算机内温度数据的斜率KT；
步骤405：判断KT是否小于等于0.01，如果是，进行步骤406，如果否，转步骤403；
步骤406：连续测试三次，获取去除噪声斯托克斯数据和去除噪声反斯托克斯数据，分别保存，计算N+1个值的平均值；
步骤407：控制高低温恒温装置升温，并向光纤温度分布测试仪发送设置温度值；
步骤408：判断光纤温度分布测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，袁明，闫继送，徐瑞，刘雷，张志辉，乔山，郭洪龙，李鹏，毕宗义，
申请(专利权)人：中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37