一种光纤光栅传感网络解调方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光纤光栅传感网络解调方法及系统，该方法包括：基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号；将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息；基于光栅分布曲线和各个光栅的位置信息，提取各个光栅对应的光栅光谱；对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值。该方法相比于传统的大规模光纤光栅传感网络的解调方法，其实现了光纤光栅传感网络的直接解调，能有效解决大量数据传输限制网络解调速度的问题，且无需未增加光纤光栅传感网络的成本，能大大提升光纤光栅传感网络的适用性。的适用性。的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感网络解调方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤光栅传感
，尤其是涉及一种光纤光栅传感网络解调方法及系统。

技术介绍

[0002]随着光纤光栅传感技术的不断成熟，光纤光栅已经在科研、生产中逐渐体现出其独特的优势，被广泛地应用于在许多工业领域中。为了对铁轨、电缆以及输油管道等大型线路的重要物理量(如应变、温度等)进行测量，光纤光栅传感网络的组网方式朝着长距离、大容量、准分布式等大规模组网方式发展。
[0003]在大规模光纤光栅传感网络的解调中，解调单元首先需要采集在各个波长下光脉冲信号经过传感网络的反射信号，其次将采集到的数据经过高速数据传输模块传输至上位机，最后上位机对数据进行处理得到各个光栅的波长值。在数据采集过程中，准分布式的需求对采样模块的速度提出了较高的要求，长距离的光纤光栅传感网络需要较长的采样时间，此外，光纤光栅传感网络的动态监测范围以及监测精度决定了单次解调所需采样次数的多少。网络的采样时间、采样速度和采样次数的增加将导致信号数据量的大幅增加，进而增加了传输时间、降低了解调速度。
[0004]目前，针对大规模光纤光栅传感网络解调速度的优化方法多侧重于数据传输速度的提升、解调精度的降低等。这些方法在一定程度上可以提升网络的解调速度，但解调精度的降低提高了网络的误报率，高速数据采集板卡的选取增加了网络的成本，制约了大规模光纤光栅传感网络在实际工程中的应用和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种光纤光栅传感网络解调方法及系统，以解决上述技术问题，有效解决大量数据传输限制网络解调速度的问题，同时并未增加光纤光栅传感网络的成本，提升光纤光栅传感网络的适用性。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光纤光栅传感网络解调方法，包括以下步骤：
[0007]基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号；
[0008]将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息；
[0009]基于光栅分布曲线和各个光栅的位置信息，提取各个光栅对应的光栅光谱；
[0010]对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值。
[0011]上述方案相比于传统的大规模光纤光栅传感网络的解调方法，其实现了光纤光栅传感网络的直接解调，能有效解决大量数据传输限制网络解调速度的问题，且无需未增加光纤光栅传感网络的成本，能大大提升光纤光栅传感网络的适用性。
[0012]进一步地，所述基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号，具体为：
[0013]基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络输出的连续光信号调制为脉冲光信号；以固定频率对脉冲光信号进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号。
[0014]进一步地，所述将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息，具体为：
[0015]将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加并对光栅波长的不一致性进行判断，直至满足预设的要求；获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息。
[0016]上述方案中，通过对光栅波长进行不一致性判断，可以有效降低光栅波长不一致性导致的时域反射信号差异性，保证时域反射信号的准确性。同时，对各个波长值下的时域反射信号进行多次累加极大消除了光纤光栅传感网络的随机噪声，使光纤光栅传感网络具备更高的信噪比。
[0017]进一步地，所述将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息，具体为：将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线；对光栅分布曲线进行峰值搜索，获取各个波长值对应的各个光栅的位置信息。
[0018]上述方案中，通过对累加后的光栅分布曲线进行峰值搜索，可以获取到各个光栅相对于采集时刻的偏移时间，即可以准确得获取到各个光栅的位置信息，保证光栅位置信息的准确性。
[0019]进一步地，所述对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值，具体包括：若在对光栅光谱进行解调过程中出现某光栅缺失，则对该段光栅进行缺失处理。
[0020]上述方案中，通过对缺失光栅进行缺失处理，可以有效避免光纤光栅传感网络出现解调结果错位的问题，提升解调结果的可靠性。
[0021]本专利技术还提出一种光纤光栅传感网络解调系统，包括信号获取模块、信号累加模块、光谱提取模块和信号解调模块；其中：
[0022]所述信号获取模块用于基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号；
[0023]所述信号累加模块用于将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息；
[0024]所述光谱提取模块用于基于光栅分布曲线和各个光栅的位置信息，提取各个光栅对应的光栅光谱；
[0025]所述信号解调模块用于对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值。
[0026]上述系统结构简单，实现方便，可以高效地实现一种光纤光栅传感网络解调方法，其相对于现有的大规模光纤光栅传感网络的解调过程，可以实现对光纤光栅传感网络的直接解调，有效解决大量数据传输限制网络解调速度的问题，且无需未增加光纤光栅传感网络的成本，大大提升光纤光栅传感网络的适用性。
[0027]进一步地，所述信号获取模块用于基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号，具
体为：
[0028]基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络输出的连续光信号调制为脉冲光信号；以固定频率对脉冲光信号进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号。
[0029]进一步地，所述信号累加模块用于将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息，具体为：
[0030]将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加并对光栅波长的不一致性进行判断，直至满足预设的要求；获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息。
[0031]进一步地，所述所述信号累加模块用于将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息，具体为：
[0032]将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线；对光栅分布曲线进行峰值搜索，获取各个波长值对应的各个光栅的位置信息。
[0033]进一步地，所述信号解调模块用于对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值，包括：若在对光栅光谱进行解调过程中出现某光栅缺失，则对该段光栅进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感网络解调方法，其特征在于，包括以下步骤：基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号；将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息；基于光栅分布曲线和各个光栅的位置信息，提取各个光栅对应的光栅光谱；对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值。2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感网络解调方法，其特征在于，所述基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号，具体为：基于预设的采集参数对光纤光栅传感网络输出的连续光信号调制为脉冲光信号；以固定频率对脉冲光信号进行信号采集，获取光纤光栅传感网络在光栅中心波长附近各个波长值下的时域反射信号。3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感网络解调方法，其特征在于，所述将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息，具体为：将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加并对光栅波长的不一致性进行判断，直至满足预设的要求；获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息。4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感网络解调方法，其特征在于，所述将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息，具体为：将各个波长值下的时域反射信号进行多次累加，获取光栅分布曲线；对光栅分布曲线进行峰值搜索，获取光栅分布曲线及各个波长值对应的各个光栅的位置信息。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种光纤光栅传感网络解调方法，其特征在于，所述对光栅光谱进行解调，获取各光谱所对应的波长值，具体包括：若在对光栅光谱进行解调过程中出现某光栅缺失，则对该段光栅进行缺失处理。6.一种光纤光栅传感网络解调系统，其特征在于，包括信号获取模块、信号累加模块、光谱提取模块和信号解调模块；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永纯，罗啸宇，谢文平，黄正，岳楹超，聂铭，徐一旻，李凯，何光辉，闫奇众，宋珂，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：