光纤温度/应变测量的方法、设备及存储介质技术

本申请实施例提供一种光纤温度/应变测量的方法、设备及存储介质，涉及分布式光纤技术领域，该方法包括：在任一线性调制频率下，获取第一高频光信号和第二低频光信号，并转换成第一电信号和第二电信号；基于BGS和BLS中心对称性，确定第一电信号和第二电信号对应的布里渊衰减值和增益值的平均值，基于所有第一平均值确定的布里渊频移，确定待测光纤温度和/或应变的测量结果。本申请利用BGS和BLS中心对称性，将原有SA

【技术实现步骤摘要】
光纤温度/应变测量的方法、设备及存储介质


[0001]本申请涉及分布式光纤
，尤其涉及一种光纤温度/应变测量的方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA)传感技术作为一种新型分布式传感技术，凭借其检测信号强度大、测量精度高、动态范围广、传感距离长等优点，已成为目前光纤传感应用领域国内外的研究热点，被广泛应用于设备故障检测及定位、油气管线安全状况监测、大型结构健康检测和地质灾害监测及预警等领域。并进一步提出了斜坡辅助布里渊光时域分析(Slope Assisted Brillouin Optical Time Domain Analysis，SA
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BOTDA)技术。
[0003]而由于SA
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BOTDA技术中采用的光信号功率高、斜坡斜率大，激光器相位噪声通过布里渊增益谱的斜坡转化为的相位转强度噪声也较强，会导致确定温度和/或应变的变化量时出现误差，是恶化SA
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BOTDA测量信噪比的一个重要因素。此外，SA
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BOTDA技术通常采用高布里渊增益(增益值>30％)，在这种情况下，低频边带的光电流信号携带布里渊增益信息远大于高频边带的光电流信号携带布里渊衰减信息，如果直接将低频边带的光电流信号和高频边带的光电流信号进行差分，并不能很好地补偿相位转强度噪声，即不能避免相位转强度噪声的影响。
[0004]因此，在现实的应用场景中，在高布里渊增益条件下，抑制SA
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BOTDA技术中的相位转强度噪声，减小激光器线宽对信噪比的影响，已成为目前业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本申请实施例提供一种光纤温度/应变测量的方法、设备及存储介质。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种光纤温度/应变测量的方法，包括：
[0007]在任一线性调制频率下，获取第一高频光信号和第二低频光信号；所述第一高频光信号为向脉冲光信号转移能量后得到的探测光信号的高频部分；所述第二低频光信号为从脉冲光信号转移能量后得到的探测光信号的低频部分；所述探测光信号和所述脉冲光信号由预设线宽的激光器产生；所述线性调制频率由基于斜坡辅助布里渊光时域分析SA
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BOTDA技术确定的布里渊增益谱BGS的线性区或布里渊损耗谱BLS的线性区确定；
[0008]分别将所述第一高频光信号转换为第一电信号，所述第二低频光信号转换为第二电信号；
[0009]基于布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS的中心对称性，确定所述第一电信号对应的布里渊衰减值和所述第二电信号对应的布里渊增益值的平均值，作为第一平均值；
[0010]基于所有所述第一平均值确定的布里渊频移，确定待测光纤的温度和/或应变的测量结果。
[0011]可选地，所述基于布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS的中心对称性，确定所述第一电信号对应的布里渊衰减值和所述第二电信号对应的布里渊增益值的平均值，包括：
[0012]基于对数归一化，分别提取所述第一电信号对应的第一布里渊衰减值，以及所述第二电信号对应的第二布里渊增益值；
[0013]基于所述第一布里渊衰减值和所述第二布里渊增益值的平均值，确定所述第一平均值。
[0014]可选地，所述线性调制频率由基于斜坡辅助布里渊光时域分析SA
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BOTDA技术确定的布里渊增益谱BGS的线性区或布里渊损耗谱BLS的线性区确定，对应的方法包括：
[0015]基于SA
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BOTDA技术，获取待测光纤对应的布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS；
[0016]基于所述布里渊增益谱BGS的线性区或所述布里渊损耗谱BLS的线性区，确定所述探测光信号对应的调制频率的范围，作为第一频率范围；
[0017]在所述第一频率范围内选择任一频率，作为线性调制频率。
[0018]可选地，所述基于所述布里渊增益谱BGS的线性区或所述布里渊损耗谱BLS的线性区，确定所述探测光信号对应的调制频率的范围，包括：
[0019]基于所述布里渊增益谱BGS的分布，确定最符合线性分布的区域，作为所述布里渊增益谱BGS的线性区；
[0020]基于所述布里渊损耗谱BLS的分布，确定最符合线性分布的区域，作为所述布里渊损耗谱BLS的线性区；
[0021]基于所述布里渊增益谱BGS的线性区或所述布里渊损耗谱BLS的线性区，以及所述脉冲光信号对应的频率，确定所述探测光信号对应的调制频率的范围。
[0022]可选地，所述基于所有所述第一平均值确定的布里渊频移，确定待测光纤的温度和/或应变的测量结果，包括：
[0023]基于所有所述线性调制频率下确定的所述第一平均值，重构所述布里渊增益谱；
[0024]基于所述重构的布里渊增益谱确定的布里渊频移，确定待测光纤的温度和/或应变的测量结果。
[0025]第二方面，本申请实施例还提供一种光纤温度/应变测量的装置，包括：
[0026]获取模块，用于在任一线性调制频率下，获取第一高频光信号和第二低频光信号；所述第一高频光信号为向脉冲光信号转移能量后得到的探测光信号的高频部分；所述第二低频光信号为从脉冲光信号转移能量后得到的探测光信号的低频部分；所述探测光信号和所述脉冲光信号由预设线宽的激光器产生；所述线性调制频率由基于斜坡辅助布里渊光时域分析SA
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BOTDA技术确定的布里渊增益谱BGS的线性区或布里渊损耗谱BLS的线性区确定；
[0027]转换模块，用于分别将所述第一高频光信号转换为第一电信号，所述第二低频光信号转换为第二电信号；
[0028]第一确定模块，用于基于布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS的中心对称性，确定所述第一电信号对应的布里渊衰减值和所述第二电信号对应的布里渊增益值的平均值，作为第一平均值；
[0029]第二确定模块，用于基于所有所述第一平均值确定的布里渊频移，确定待测光纤的温度和/或应变的测量结果。
[0030]可选地，所述第一确定模块，具体用于：
[0031]基于对数归一化，分别提取所述第一电信号对应的第一布里渊衰减值，以及所述第二电信号对应的第二布里渊增益值；
[0032]基于所述第一布里渊衰减值和所述第二布里渊增益值的平均值，确定所述第一平均值。
[0033]可选地，所述第二确定模块，具体用于：
[0034]基于所有所述线性调制频率下确定的所述第一平均值，重构所述布里渊增益谱；
[0035]基于所述重构的布里渊增益谱确定的布里渊频移，确定待测光纤的温度和/或应变的测量结果。
[0036]第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器，收发机，处理器；
[0037]存储器，用于存储计算机程序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤温度/应变测量的方法，其特征在于，包括：在任一线性调制频率下，获取第一高频光信号和第二低频光信号；所述第一高频光信号为向脉冲光信号转移能量后得到的探测光信号的高频部分；所述第二低频光信号为从脉冲光信号转移能量后得到的探测光信号的低频部分；所述探测光信号和所述脉冲光信号由预设线宽的激光器产生；所述线性调制频率由基于斜坡辅助布里渊光时域分析SA
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BOTDA技术确定的布里渊增益谱BGS的线性区或布里渊损耗谱BLS的线性区确定；分别将所述第一高频光信号转换为第一电信号，所述第二低频光信号转换为第二电信号；基于布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS的中心对称性，确定所述第一电信号对应的布里渊衰减值和所述第二电信号对应的布里渊增益值的平均值，作为第一平均值；基于所有所述第一平均值确定的布里渊频移，确定待测光纤的温度和/或应变的测量结果。2.根据权利要求1所述的光纤温度/应变测量的方法，其特征在于，所述基于布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS的中心对称性，确定所述第一电信号对应的布里渊衰减值和所述第二电信号对应的布里渊增益值的平均值，包括：基于对数归一化，分别提取所述第一电信号对应的第一布里渊衰减值，以及所述第二电信号对应的第二布里渊增益值；基于所述第一布里渊衰减值和所述第二布里渊增益值的平均值，确定所述第一平均值。3.根据权利要求1所述的光纤温度/应变测量的方法，其特征在于，所述线性调制频率由基于斜坡辅助布里渊光时域分析SA
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BOTDA技术确定的布里渊增益谱BGS的线性区或布里渊损耗谱BLS的线性区确定，对应的方法包括：基于斜坡辅助布里渊光时域分析SA
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BOTDA技术，获取待测光纤对应的布里渊增益谱BGS和布里渊损耗谱BLS；基于所述布里渊增益谱BGS的线性区或所述布里渊损耗谱BLS的线性区，确定所述探测光信号对应的调制频率的范围，作为第一频率范围；在所述第一频率范围内选择任一频率，作为线性调制频率。4.根据权利要求3所述的光纤温度/应变测量的方法，其特征在于，所述基于所述布里渊增益谱BGS的线性区或所述布里渊损耗谱BLS的线性区，确定所述探测光信号对应的调制频率的范围，包括：基于所述布里渊增益谱BGS的分布，确定最符合线性分布的区域，作为所述布里渊增益谱BGS的线性区；基于所述布里渊损耗谱BLS的分布，确定最符合线性分布的区域，作为所述布里渊损耗谱BLS的线性区；基于所述布里渊增益谱BGS的线性区或所述布里渊损耗谱BLS的线性区...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智生，洪小斌，伍剑，靳思梦，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：