本发明专利技术涉及光纤传感技术领域，且公开了一种基于光通信的光纤传感方法及系统，包括：双向传输链路上两个节点的接收模块分别提取自适应滤波器任一偏振态的系数，并基于该偏振态的系数，计算用于描述光信号偏振态的斯托克斯向量。本发明专利技术由于双向传输链路上两个节点的接收模块分别提取自适应滤波器任一偏振态的系数后，可基于该偏振态的系数，计算用于描述光信号偏振态的斯托克斯向量；随后当两个接收模块各自监控到斯托克斯向量的变化量超过阈值时，分别记录当前时间作为发生时间，即可基于两个发生时间的时间差、以及该相邻两个节点的距离，获取造成斯托克斯向量的变化量超过阈值的事故点位置。的事故点位置。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光通信的光纤传感方法及系统
[0001]本专利技术涉及光纤传感
，具体为一种基于光通信的光纤传感方法及系统。
技术介绍
[0002]随着光纤处理技术发展，光纤已作为传感器应用于各种探测领域，用于测量周边环境状况，例如是否有物体经过、且该物体具体为何物等。当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中传输光的部分特性就会改变，光线传感系统接收光纤的光信号，并进行光电转换，分析转换后电信号的特征以判断其光特性的改变，进而确定光纤对应位置的环境状况，例如为有车辆闯入等，进而可实现对环境的监测。
[0003]光纤将波长作为敏感量，它克服了传统光学传感系统受光源起伏、光纤弯曲损耗及连接损耗影响的缺点，可以在强电磁干扰、高温和腐蚀性环境中测量到振源产生的振动信号。光纤传感系统的其中一个核心就是对光纤传输出来的光信号进行波长编码的解调，然而，经解调后的振动信号往往伴随噪声同时存在，故如何有效消除噪声的干扰，最大程度提取原始振动信号，成了光纤传感系统的关键。
技术实现思路
[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于光通信的光纤传感方法及系统。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于光通信的光纤传感方法，包括：
[0008]双向传输链路上两个节点的接收模块分别提取自适应滤波器任一偏振态的系数，并基于该偏振态的系数，计算用于描述光信号偏振态的斯托克斯向量；
[0009]当两个所述接收模块各自监控到所述斯托克斯向量的变化量超过阈值时，分别记录当前时间作为发生时间；
[0010]基于两个发生时间的时间差、以及该相邻两个节点的距离，获取造成所述斯托克斯向量的变化量超过阈值的事故点位置；
[0011]处理终端获取对应光纤某一位置在一段时间内采集得到的多个光纤采样信号；
[0012]其中光纤采样信号包括：
[0013]利用奇异值分解SVD算法对所述多个光纤采样信号构成的矩阵进行奇异值分解得到多个子矩阵；
[0014]获取奇异值最大的所述子矩阵，并提取所述奇异值最大的子矩阵的每行元素以集合组成一维信号；
[0015]对所述一维信号进行小波消噪后作为所述光纤某一位置在所述一段时间内产生的光纤信号。
[0016]在本专利技术实施例中，所述提取自适应滤波器任一偏振态的系数之后，还包括：
[0017]基于所述自适应滤波器对输入信号进行滤波处理，得到输出信号；
[0018]基于得到的输出信号更新误差值，进而更新所述自适应滤波器的系数。
[0019]在本专利技术实施例中，所述利用SVD算法对所述多个光纤采样信号构成的矩阵进行奇异值分解得到多个子矩阵的步骤包括：将所述多个光纤采样信号{x(1),x(2),...,x(n)}构成k*l阶矩阵H，其中，k*l＝n，且
[0020][0021]采用下述公式1对所述矩阵H进行奇异值分解，得到多个子矩阵采用下述公式1对所述矩阵H进行奇异值分解，得到多个子矩阵
[0022]其中，所述U是k
×
k阶正交矩阵，所述VT表示矩阵V的共轭矩阵，所述V是l
×
l阶正交矩阵；所述矩阵H的秩为m；所述为对角阵，所述是矩阵H的第i个奇异值，并且所述ui为矩阵U的第i个列向量，所述vi为矩阵V的第i个列向量，所述Hi是包含ui和vi的子矩阵。
[0023]在本专利技术实施例中，所述获取奇异值最大的所述子矩阵，并提取所述奇异值最大的子矩阵的每行元素以集合组成一维信号的步骤包括：
[0024]将奇异值最大的所述子矩阵的各行元素分别作为一维信号Sj的元素，集合形成所述一维信号Sj＝{Sj,1,Sj，2,...,Sj,m}，其中，所述Sj,m表示子矩阵的第m行向量。
[0025]一种基于光通信的光纤传感系统，包括：
[0026]包括光纤传感器、第一光检测模块、第一前置放大模块、第一滤波模块、第一有效值转换模块、第一采样保持模块、第二光检测模块、第二前置放大模块、第二滤波模块、第二有效值转换模块、第二采样保持模块、开关模块、AD转换模块以及控制器模块；
[0027]所述光纤传感器感测外部待测物的光，所述光纤传感器的一路输出端与第一光检测模块的输入端相连；所述第一光检测模块的输出端与第一前置放大模块的输入端相连；所述第一前置放大模块的输出端与第一滤波模块的输入端相连；所述第一滤波模块的输出端与第一有效值转换模块的输入端相连；所述第一有效值转换模块的输出端与第一采样保持电路的输入端相连；所述第一采样保持电路的输出端与开关模块的一路输入端相连；
[0028]所述光纤传感器的另一路输出端与第二光检测模块的输入端相连；所述第二光检测模块的输出端与第二前置放大模块的输入端相连；所述第二前置放大模块的输出端与第二滤波模块的输入端相连；所述第二滤波模块的输出端与第二有效值转换模块的输入端相连；所述第二有效值转换模块的输出端与第二采样保持电路的输入端相连；所述第二采样保持电路的输出端与开关模块的另一路输入端相连；
[0029]所述开关模块的输出端与AD转换模块的输入端相连；所述AD转换模块的输出端与控制器模块相连。
[0030]在本专利技术实施例中，所述外部待测物的光由光控电路控制激光管发出，所述第一
有效值转换模块和第二有效值转换模块均为AD736。
[0031]在本专利技术实施例中，所述第一前置放大模块和第二前置放大模块均为输入阻抗高、输入偏置电流小、稳定性高、漂移低的运算放大器。
[0032]在本专利技术实施例中，所述第一滤波模块由双T滤波电路和带通滤波电路组成；所述第二滤波模块与第一滤波模块的结构完全相同；所述双T滤波电路用于滤除50Hz工频电磁干扰信号；所述带通滤波电路用于滤除杂散光、电磁高频信号以及电磁低频信号。
[0033](三)有益效果
[0034]与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于光通信的光纤传感方法及系统，具备以下有益效果：
[0035]1、该一种基于光通信的光纤传感方法及系统，由于双向传输链路上两个节点的接收模块分别提取自适应滤波器任一偏振态的系数后，可基于该偏振态的系数，计算用于描述光信号偏振态的斯托克斯向量；随后当两个接收模块各自监控到斯托克斯向量的变化量超过阈值时，分别记录当前时间作为发生时间，即可基于两个发生时间的时间差、以及该相邻两个节点的距离，获取造成斯托克斯向量的变化量超过阈值的事故点位置。
[0036]2、该一种基于光通信的光纤传感方法及系统，通过以双通道方式采集光纤传感器感测的光，并分两路进行探测、前置放大、滤波、有效值转换、采样保持，并在开关模块的切换下，分别对两路信号进行AD转换，输入至控制器模块，由控制器模块根据信号差值计算待测物的位移，实现待测物的非接触测量。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光通信的光纤传感方法，其特征在于，包括：双向传输链路上两个节点的接收模块分别提取自适应滤波器任一偏振态的系数，并基于该偏振态的系数，计算用于描述光信号偏振态的斯托克斯向量；当两个所述接收模块各自监控到所述斯托克斯向量的变化量超过阈值时，分别记录当前时间作为发生时间；基于两个发生时间的时间差、以及该相邻两个节点的距离，获取造成所述斯托克斯向量的变化量超过阈值的事故点位置；处理终端获取对应光纤某一位置在一段时间内采集得到的多个光纤采样信号；其中光纤采样信号包括：利用奇异值分解SVD算法对所述多个光纤采样信号构成的矩阵进行奇异值分解得到多个子矩阵；获取奇异值最大的所述子矩阵，并提取所述奇异值最大的子矩阵的每行元素以集合组成一维信号；对所述一维信号进行小波消噪后作为所述光纤某一位置在所述一段时间内产生的光纤信号。2.根据权利要求1所述的一种基于光通信的光纤传感方法，其特征在于：所述提取自适应滤波器任一偏振态的系数之后，还包括：基于所述自适应滤波器对输入信号进行滤波处理，得到输出信号；基于得到的输出信号更新误差值，进而更新所述自适应滤波器的系数。3.根据权利要求2所述的一种基于光通信的光纤传感方法，其特征在于：所述利用SVD算法对所述多个光纤采样信号构成的矩阵进行奇异值分解得到多个子矩阵的步骤包括：将所述多个光纤采样信号{x(1),x(2),...,x(n)}构成k*l阶矩阵H，其中，k*l＝n，且采用下述公式1对所述矩阵H进行奇异值分解，得到多个子矩阵采用下述公式1对所述矩阵H进行奇异值分解，得到多个子矩阵其中，所述U是k
×
k阶正交矩阵，所述VT表示矩阵V的共轭矩阵，所述V是l
×
l阶正交矩阵；所述矩阵H的秩为m；所述为对角阵，所述是矩阵H的第i个奇异值，并且所述ui为矩阵U的第i个列向量，所述vi为矩阵V的第i个列向量，所述Hi是包含ui和vi的子矩阵。4.根据权利要求3所述的一种基于光通信的光纤传感方法，其特征在于：所述获取奇异值最大的所述子矩阵，并提取所述奇异值最大的子矩阵的每行元素以集合组成一维信号的步骤包括：将奇异值最大的所述子矩阵的各行元素分别作为一维信号Sj的元素...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋继恩，李自为，陶雄强，
申请(专利权)人：江苏深远海洋信息技术与装备创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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