【技术实现步骤摘要】
本申请涉及分布式光纤传感探测，尤其涉及分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法及系统。
技术介绍
1、由于光纤具有很强的抗电磁干扰、良好的电绝缘性以及传光特性。近年来，利用光纤作为敏感元件和信号传输介质的分布式光纤传感系统在国防、军事、民用设施等方面越来越受到人们的广泛关注。分布式光纤传感技术通过探测及分析光纤内的光学效应测量沿光纤方向的特征信息。由于光纤的特征信息随外界温度、应变、振动的变化而变化，因而可以感知到光纤周围的环境参数。
2、相关技术中，分布式光纤传感技术主要利用光纤中的散射效应，如瑞利散射，布里渊散射以及拉曼散射达到对外界信息的检测。分布式光纤传感系统包括分布式光纤声波传感系统、分布式光纤温度传感系统等，其中，分布式光纤声波传感系统利用瑞利散射光的相位而非光强来探测音频范围内的声音或振动等信号，不仅可以利用相位幅值大小来提供声音或振动事件强度信息，还利用线性定量测量值来实现对声音或振动事件相位和频率信息的获取。
3、然而，由于分布式光纤声波传感系统使用的是高相干窄线宽激光器，且折射率沿光纤方向随机变化，在光纤沿线各个位置瑞利散射光信号会出现相干衰落等效应的影响，从而导致某些区域的后向瑞利散射光强度急剧下降，接近甚至小于光纤传感系统的背景噪声，信号强度的严重退化会导致无法解调准确的相位信息，进而导致解调结果定位误差或信号失真。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法及系统，以解决相关技术中由于在
2、第一方面，本申请实施例提供了一种分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，包括：
3、采集传感光纤沿线中的振动信号在预设时间段内产生的后向瑞利散射信号；
4、获取第一解调视频-时域动态信息；其中，第一解调视频-时域动态信息为对后向瑞利散射信号进行初始解调后得到的传感光纤沿线各个位置后向瑞利散射信号随时间动态变化图像；
5、将第一解调视频-时域动态信息沿传感光纤沿线各个位置按照时域长度进行分帧得到若干个分帧静态信息；
6、对分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息，以抑制相干衰落效应；
7、将多个分帧处理信息进行合并重构得到抑制相干衰落效应后的第二解调视频-图像时域动态信息；其中，第二解调视频-图像时域动态信息为传感光纤沿线各个位置后向瑞利散射信号抑制相干衰落效应后的动态变化信息。
8、在一种可行的实现方式中，对分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息具体包括以下步骤：
9、定义基准结构元作为初级尺度的算子，则第i级尺度的结构元bi由基准结构元b进行膨胀得到；
10、采用每一级尺度的算子对分帧静态信息进行滤波得到与多个算子分别对应的多个滤波结果；
11、将多个滤波结果进行合并得到分帧处理信息。
12、在一种可行的实现方式中，采用每一级尺度的算子对分帧静态信息进行滤波得到与多个算子分别对应的多个滤波结果的步骤之后还包括：
13、对分帧静态信息进行频域去噪获得预设信噪比；
14、根据滤波结果与分帧静态信息求取滤波信噪比；
15、若滤波信噪比大于预设信噪比，则对基准结构元进行膨胀后继续对分帧静态信息进行滤波；
16、若滤波信噪比小于预设信噪比，则获取滤波结果。
17、在一种可行的实现方式中，分帧处理信息ill的求取公式为：
18、；
19、其中，i表示分帧静态信息；bi表示通过一组基准的结构元膨胀得到的第i个尺度的结构元算子；wi表示权重参数的设置；表示对分帧静态信息i先腐蚀后膨胀的开运算符；表示膨胀运算；n表示结构元的个数；ill表示获得的分帧处理信息。
20、在一种可行的实现方式中，权重wi的计算公式为：
21、；
22、其中，表示结构元bi的尺寸大小。
23、在一种可行的实现方式中，对分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息，以抑制相干衰落效应的步骤之后还包括：
24、计算分帧处理信息内异常像素值与整体像素值的比值，其中，异常像素值为分帧处理信息内像素值小于预设像素值的像素；
25、将异常像素值与整体像素值的比值小于预设比值的分帧处理信息进行合并重构得到对应的分帧处理信息；
26、将异常像素值与整体像素值的比值大于预设比值的分帧处理信息继续进行形态学技术处理。
27、在一种可行的实现方式中，在获取第一解调视频-时域动态信息的步骤之前还包括：
28、对后向瑞利散射信号进行滤波预处理，以滤除预设频率以外的后向瑞利散射信号。
29、在一种可行的实现方式中，获取第一解调视频-时域动态信息具体包括以下步骤：
30、对后向瑞利散射信号进行解调，得到第一解调信息；其中，第一解调信息包括传感光纤沿线各个位置包含噪声信息的解调信息；
31、根据第一解调信息构建第一解调视频-时域动态信息。
32、第二方面，本申请实施例还提供了一种分布式声波传感系统，采用第一方面任一技术方案中的应用于分布式声波传感系统的相干衰落抑制方法；
33、系统包括解调单元和控制单元，解调单元和控制单元通过信号连接；
34、解调单元被配置为采集传感光纤沿线中的振动信号在预设时间段内产生的后向瑞利散射信号；
35、解调单元被配置为获取第一解调视频-时域动态信息；其中，第一解调视频-时域动态信息为对后向瑞利散射信号进行初始解调后得到的传感光纤沿线各个位置后向瑞利散射信号随时间动态变化图像；
36、控制单元被配置为将第一解调视频-时域动态信息沿传感光纤沿线各个位置按照时域长度进行分帧得到若干个分帧静态信息；
37、控制单元被配置为对分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息，以抑制相干衰落效应；
38、控制单元被配置为将多个分帧处理信息进行合并重构得到抑制相干衰落效应后的第二解调视频-图像时域动态信息；其中，第二解调视频-图像时域动态信息为传感光纤沿线各个位置后向瑞利散射信号抑制相干衰落效应后的动态变化信息。
39、第一方面，本申请实施例提供了一种分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，本申请实施例通过解调后向瑞利散射信号，得到第一解调视频-时域动态信息，将第一解调视频-时域动态信息沿传感光纤沿线各个位置按照时域长度进行分帧后得到若干个分帧静态信息，对分帧静态信息进行形态学技术处理后可得到分帧处理信息，其中，对分帧静态信息进行形态学技术处理可以抑制相干本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述对所述分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述采用每一级尺度的算子对所述分帧静态信息进行滤波得到与多个算子分别对应的多个滤波结果的步骤之后还包括：
4.根据权利要求2所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述分帧处理信息ILL的求取公式为：
5.根据权利要求4所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述权重Wi的计算公式为：
6.根据权利要求1-5任一项所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述对所述分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息，以抑制相干衰落效应的步骤之后还包括：
7.根据权利要求1-5任一项所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消
8.根据权利要求1-5任一项所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述获取第一解调视频-图像时域动态信息具体包括以下步骤：
9.分布式声波传感系统，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法；
...【技术特征摘要】
1.一种分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述对所述分帧静态信息进行形态学技术处理得到对应的分帧处理信息具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述采用每一级尺度的算子对所述分帧静态信息进行滤波得到与多个算子分别对应的多个滤波结果的步骤之后还包括：
4.根据权利要求2所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述分帧处理信息ill的求取公式为：
5.根据权利要求4所述的分布式声波传感相干衰落引起的恶化效应消除方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：渠帅，尚盈，徐洪增，渠继凯，王伟涛，张靖，王晨，郭凤春，格艳，沈培，高国芳，赵晓东，张晓涛，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：
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