基于相位解调的光纤应变确定方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于相位解调的光纤应变确定方法、装置和电子设备，该方法包括：在激光信号经由待测光纤反射出多个反射光信号的情况下，确定所述多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号，各个脉冲响应信号对应的脉宽不同；根据所有脉冲响应信号各自对应的脉宽，确定所述所有脉冲响应信号各自对应的相位缩放参数；根据所有相位缩放参数，确定所述待测光纤对应的应变信息。该方法利用不同脉宽的脉冲响应信号，可准确确定各脉冲响应信号所对应的相位缩放参数，进而准确确定待测光纤对应的应变信息。息。息。

【技术实现步骤摘要】
基于相位解调的光纤应变确定方法、装置和电子设备


[0001]本专利技术涉及信号解调
，尤其涉及一种基于相位解调的光纤应变确定方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]分布式光纤传感以光纤为介质，利用光纤中存在的自然散射过程(如瑞利散射)，可有效测量诸如温度、应变等物理量沿光纤的空间分布。其中，基于瑞利散射的相位敏感光时域反射计(Phase Sensitive Optical Time Domain Reflectometry，Φ
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OTDR)是一种分布式多径干涉仪，具有灵敏度高的特点。该基于瑞利散射的Φ
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OTDR通过测量相干瑞利光信号的相位，利用光纤物理状态(温度或应变)与瑞利散射光相位的线性关系，可实现分布式声场传感(Distributed Acoustic Sensing，DAS)、分布式水听器以及地震检测等场景中微弱应变的定量监测。
[0003]现有的光纤应变往往采用单脉冲的差分
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解缠绕
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积分算法、脉冲同宽的双波长方法、脉冲同宽的频分复用方法、脉冲同宽的偏振
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相位联合解缠绕算法、频率扫描方法和啁啾脉冲方法等确定，但由于这些方法都存在相应的局限性，导致电子设备最终获取的光纤的应变信息不够准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于相位解调的光纤应变确定方法、装置和电子设备，用以解决现有的光纤应变确定方法存在局限性，导致电子设备最终获取的光纤的应变信息不够准确的缺陷，该方法利用不同脉宽的脉冲响应信号，可准确确定各脉冲响应信号所对应的相位缩放参数，进而准确确定待测光纤对应的应变信息。
[0005]本专利技术提供一种基于相位解调的光纤应变确定方法，包括：
[0006]在激光信号经由待测光纤反射出多个反射光信号的情况下，确定该多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号，各个脉冲响应信号对应的脉宽不同；
[0007]根据所有脉冲响应信号各自对应的脉宽，确定该所有脉冲响应信号各自对应的相位缩放参数；
[0008]根据所有相位缩放参数，确定该待测光纤对应的应变信息。
[0009]根据本专利技术提供的一种基于相位解调的光纤应变确定方法，该根据所有脉冲响应信号各自对应的脉宽，确定该所有脉冲响应信号各自对应的相位缩放参数，包括：获取所有脉冲响应信号各自对应的相位差；获取所有相位缩放参数各自对应的参数范围，各该参数范围包括多个子相位缩放参数；根据该所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和所有相位差，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数；或，根据该所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和该所有相位差，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于相位解调的光纤应变确定方法，该根据该所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和所有相位差，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位
缩放参数，包括：在所有脉冲响应信号包括第一脉冲响应信号和除该第一脉冲响应信号以外的至少一个第二脉冲响应信号的情况下，针对各第二脉冲响应信号，获取该第一脉冲响应信号对应的第一脉宽和第一相位差，以及该第二脉冲响应信号对应的第二脉宽和第二相位差；根据该第一脉宽、该第一相位差、该第二脉宽及该第二相位差，确定该第一脉宽与该第二脉宽的比值；根据所有比值，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数。
[0011]根据本专利技术提供的一种基于相位解调的光纤应变确定方法，该在激光信号经由待测光纤反射出多个反射光信号的情况下，确定该多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号，包括：在根据激光信号经生成多个测量光信号的情况下，将该多个测量光信号各自对应的脉冲信号经由对应的带通滤波器进行滤波，得到该多个测量光信号各自对应的脉冲响应信号；或，在根据激光信号经确定线性调频光信号的情况下，将该线性调频光信号进行匹配滤波，得到多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于相位解调的光纤应变确定方法，该根据所有比值，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数，包括：根据第一关系式，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数；其中，该第一关系式为：τ
a
表示该第一脉冲响应信号对应的第一脉宽；τ
b
表示至少一个第二脉冲响应信号中的任一第二脉冲响应信号对应的第二脉宽；N
a
表示该第一脉冲响应信号对应的相位缩放参数；N
b
表示该第二脉冲响应信号对应的相位缩放参数；表示该第一脉冲响应信号解缠绕后相邻两个时刻的第一相位差；表示该第二脉冲响应信号解缠绕后相邻两个时刻的第二相位差；K
b
表示该第一脉宽τ
a
与该第二脉宽τ
b
的比值。
[0013]根据本专利技术提供的一种基于相位解调的光纤应变确定方法，该根据该所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和该所有相位差，确定该各脉冲响应信号对应的相位缩放参数，包括：根据第二关系式，确定该各脉冲响应信号对应的相位缩放参数；其中，该第二关系式为：括：根据第二关系式，确定该各脉冲响应信号对应的相位缩放参数；其中，该第二关系式为：表示M个脉宽中第i个脉宽对应的相位变化量，M≥2；表示第j个脉宽与第i个脉宽的比值，i≠j；N
i
表示M个脉冲响应信号中第i个脉冲响应信号对应的相位缩放参数；表示该第i个脉冲响应信号解缠绕后相邻两个时刻的相位差。
[0014]根据本专利技术提供的一种基于相位解调的光纤应变确定方法，该获取所有相位缩放参数各自对应的参数范围，包括：获取探测信号对应的振幅、该振幅对应的频率信息，以及所有相位缩放参数各自对应的初始参数范围；根据该振幅和该频率信息，对所有初始参数范围内的数据进行筛选，得到该所有相位缩放参数各自对应的参数范围。
[0015]本专利技术还提供一种基于相位解调的光纤应变确定装置，包括：
[0016]处理模块，用于在激光信号经由待测光纤反射出多个反射光信号的情况下，确定该多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号，各个脉冲响应信号对应的脉宽不同；根据所有脉冲响应信号各自对应的脉宽，确定该所有脉冲响应信号各自对应的相位缩放参数；根据所有相位缩放参数，确定该待测光纤对应的应变信息。
[0017]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于相位解调的光纤应变确定方法。
[0018]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于相位解调的光纤应变确定方法。
[0019]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于相位解调的光纤应变确定方法。
[0020]本专利技术提供的基于相位解调的光纤应变确定方法、装置和电子设备，通过在激光信号经由待测光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位解调的光纤应变确定方法，其特征在于，包括：在激光信号经由待测光纤反射出多个反射光信号的情况下，确定所述多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号，各个脉冲响应信号对应的脉宽不同；根据所有脉冲响应信号各自对应的脉宽，确定所述所有脉冲响应信号各自对应的相位缩放参数；根据所有相位缩放参数，确定所述待测光纤对应的应变信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有脉冲响应信号各自对应的脉宽，确定所述所有脉冲响应信号各自对应的相位缩放参数，包括：获取所有脉冲响应信号各自对应的相位差；获取所有相位缩放参数各自对应的参数范围，各所述参数范围包括多个子相位缩放参数；根据所述所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和所有相位差，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数；或，根据所述所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和所述所有相位差，确定所述各脉冲响应信号对应的相位缩放参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述所有脉冲响应信号各自对应的脉宽和所有相位差，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数，包括：在所有脉冲响应信号包括第一脉冲响应信号和除所述第一脉冲响应信号以外的至少一个第二脉冲响应信号的情况下，针对各第二脉冲响应信号，获取所述第一脉冲响应信号对应的第一脉宽和第一相位差，以及所述第二脉冲响应信号对应的第二脉宽和第二相位差；根据所述第一脉宽、所述第一相位差、所述第二脉宽及所述第二相位差，确定所述第一脉宽与所述第二脉宽的比值；根据所有比值，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述在激光信号经由待测光纤反射出多个反射光信号的情况下，确定所述多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号，包括：在根据激光信号经生成多个测量光信号的情况下，将所述多个测量光信号各自对应的脉冲信号经由对应的带通滤波器进行滤波，得到所述多个测量光信号各自对应的脉冲响应信号；或，在根据激光信号经确定线性调频光信号的情况下，将所述线性调频光信号进行匹配滤波，得到多个反射光信号各自对应的脉冲响应信号。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所有比值，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数，包括：根据第一关系式，从各参数范围中，确定各脉冲响应信号对应的相位缩放参数；其中，所述第一关系式为：τ
a
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨智生，洪小斌，伍剑，张倩，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：