一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统及方法，解决现有分布式光纤振动监测系统存在干扰事件定位精度低、误报率高、灵敏度差的问题。该方法包括以下步骤：1)获取后向瑞利散射光干涉信号D

【技术实现步骤摘要】
一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统及方法
本专利技术涉及分布式光纤振动监测技术，具体涉及一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统及方法。
技术介绍
随着光通信产业的持续发展，光纤传感技术的应用领域也越来越广泛。与传统传感技术不同的是，光纤传感技术是通过接收并处理光纤中传回的光信号，以及解析光纤感应到的信息，比如温度、压力、流量、位移、振动等的新型传感器技术。光纤传感系统有着不受电磁干扰、适应环境能力强、安全性高、能耗低等优点。近年来，基于瑞利散射的相位敏感光时域反射分布式光纤振动监测系统，在安防、铁路、隧道、管道监控等领域有着良好应用，其通过解析光纤中返回的后向瑞利散射光的干涉结果变化，来实现对干扰事件的具体位置进行定位与报警。由于受到光电器件、系统杂散光以及白噪声的影响，现有分布式光纤振动监测系统普遍存在干扰事件定位精度低、误报率高及灵敏度差等问题。
技术实现思路
为了解决现有分布式光纤振动监测系统存在干扰事件定位精度低、误报率高、灵敏度差的技术问题，本专利技术提供了一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统及方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统，其特征在于：包括分布式光纤振动监测传感单元和数据处理分析单元(7)；/n所述分布式光纤振动监测传感单元包括激光器(1)、光电调制器(2)、光纤放大器(3)、光纤环形器(4)、单模光纤(8)、机箱(9)、光电探测器(5)和数据采集模块(6)；/n所述光电调制器(2)、光纤放大器(3)、光纤环形器(4)、单模光纤(8)沿激光器(1)出射方向依次设置，且单模光纤(8)靠近光纤环形器(4)的一段位于机箱(9)内，其余段位于机箱(9)外；/n所述单模光纤(8)用于产生瑞利散射光信号；/n所述光电探测器(5)用于对经单模光纤(8)、光纤环形器(4)传输回的后向瑞...

【技术特征摘要】
1.一种可精确定位的分布式光纤振动监测系统，其特征在于：包括分布式光纤振动监测传感单元和数据处理分析单元(7)；
所述分布式光纤振动监测传感单元包括激光器(1)、光电调制器(2)、光纤放大器(3)、光纤环形器(4)、单模光纤(8)、机箱(9)、光电探测器(5)和数据采集模块(6)；
所述光电调制器(2)、光纤放大器(3)、光纤环形器(4)、单模光纤(8)沿激光器(1)出射方向依次设置，且单模光纤(8)靠近光纤环形器(4)的一段位于机箱(9)内，其余段位于机箱(9)外；
所述单模光纤(8)用于产生瑞利散射光信号；
所述光电探测器(5)用于对经单模光纤(8)、光纤环形器(4)传输回的后向瑞利散射光信号进行光电转换；
所述数据采集模块(6)用于采集光电转换后的后向瑞利散射光信号，获取后向瑞利散射光干涉信号；
所述数据处理分析单元(7)用于对后向瑞利散射光干涉信号进行处理，输出振动事件发生具体位置。


2.根据权利要求1所述可精确定位的分布式光纤振动监测系统，其特征在于：所述光纤放大器(3)为掺饵光纤放大器；
所述激光器(1)为超窄线宽激光器。


3.一种可精确定位的分布式光纤振动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取后向瑞利散射光干涉信号Dn(t)
分布式光纤振动监测传感单元获取后向瑞利散射光干涉信号Dn(t)；其中，n代表采样点，t代表采样时刻；
2)对后向瑞利散射光干涉信号Dn(t)进行巴特沃斯滤波
2.1)根据滤波器阶数N、低通频率、采样频率值，确定巴特沃斯滤波器模型H(s)：



其中，s表示域；
2.2)根据双线性变换法，将巴特沃斯滤波器模型H(s)转换为H(z)，并确定函数H(z)中分母a(i)和分子b(i)；
其中，i为滤波器系数序号，i＝1.2.3……N；
2.3)将Dn(t)、a(i)、b(i)代入迭代方程，得到巴特沃斯滤波器滤波后的信号Fn(t)：



3)差分处理
对巴特沃斯滤波器滤波后的信号Fn(t)进行时间信号差分和空间信号差分处理，得到差分后的信号X(t)；
4)对X(t)进行小波分解及重构
4.1)选取m个不同的小波基，所有小波基记为Aj，j＝1,2,3…m,m为8～40的整数；
4.2)确定每个小波基的分解层数，所述层数为2～5；
4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文松，周航，
申请(专利权)人：西安和其光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61