【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，特别是涉及一种光时域反射仪和消除干涉衰落的方法。
技术介绍
1、基于相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time-domainreflection，简写为φ-otdr)的分布式光纤传感技术具有测量精度高、响应速度快、监测距离长和抗电磁干扰等诸多优点，已被广泛应用于周界安防、轨道交通和油气管道监测等领域。其原理是施加在光纤上的扰动信号会引起光纤折射率变化，进而导致光程和探测光相位的变化。依据解调方式的不同ф-otdr分为强度解调型和相位解调型。
2、在相位解调型ф-otdr系统中，会不可避免地出现干涉衰落效应，极大地恶化衰落点的信噪比，进而造成传感信息的严重失真。具体表现为瑞利散射强度不可避免的存在极小值点，叠加探测器强度噪声后，经过解调算法后，相位结果就会出现异常值，通常很难区分干涉衰落引起的相位跳变和由实际扰动引起的相位跳变。因此基于单一相位信号进行检测的ф-otdr系统存在由于干涉衰落导致的事件误报等问题。
3、针对相干探测ф-otdr系统，消除干涉衰落的方法主要有：采用频分复用技术，利用不同光频的探测脉冲光进行相位重构，具体方案如图1所示，分别使用3个不同频率的声光调制器进行脉冲调制，实现3个频率的光脉冲输出。其硬件组成较为复杂，需要多个移频调制器装置实现。
4、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何减少声
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，提供了一种光时域反射仪，所述光时域反射仪与传感光纤连接，包括：激光器、频分复用调制器、环形器和信号处理装置，所述频分复用调制器包括第一调制器、第二调制器、第一衰减器和第二衰减器；
4、所述激光器用于产生相干光源，所述相干光源依次通过所述第一调制器和第一衰减器以得到第一脉冲光信号；所述相干光源依次通过所述第一调制器和第二调制器以得到第二脉冲光信号；所述相干光源依次通过所述第二衰减器和第二调制器以得到第三脉冲光信号；
5、所述环形器用于分别将所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号传输至所述传感光纤，所述传感光纤用于根据所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号分别产生相应的反射光信号，并通过所述环形器将所述反射光信号传输至所述信号处理装置进行处理。
6、优选的，所述光时域反射仪还包括第一耦合器、第一放大器和第二放大器；
7、所述第一耦合器用于将所述相干光源分为第一光信号和第二光信号，所述第一光信号被传输至所述频分复用调制器，所述第二光信号被传输至所述信号处理装置；
8、所述第一放大器用于将所述第一脉冲光信号、所述第二脉冲光信号和所述第三脉冲光信号进行放大，放大后的光信号被传输至所述环形器；
9、所述第二放大器用于将所述反射光信号进行放大，放大后的光信号被传输至所述信号处理装置。
10、优选的，所述频分复用调制器还包括第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器和第五耦合器；
11、所述第二耦合器用于将所述第一光信号分为第三光信号和第四光信号，所述第三光信号依次通过所述第一调制器、所述第三耦合器、所述第一衰减器和所述第四耦合器以得到所述第一脉冲光信号；
12、所述第三光信号依次通过所述第一调制器、所述第三耦合器、所述第五耦合器、所述第二调制器和所述第四耦合器以得到所述第二脉冲光信号；
13、所述第四光信号依次通过所述第二衰减器、所述第五耦合器、所述第二调制器和所述第四耦合器以得到所述第三脉冲光信号。
14、优选的，所述信号处理装置包括偏振分集相干接收单元和信号采集处理单元；
15、所述偏振分集相干接收单元用于将所述反射光信号分为两路正交的x偏振态光信号和y偏振态光信号；将所述x偏振态光信号与所述第二光信号进行混频得到x偏振态的第一拍频电信号，以及将所述y偏振态光信号与所述第二光信号进行混频得到y偏振态的第二拍频电信号；
16、所述信号采集处理单元用于在所述光时域反射仪的标定阶段接收所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号，对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波，得到多个子频带信号，并根据第一算法得到各个子频带信号的强度信息，根据所述强度信息调节所述第一衰减器和第二衰减器的衰减比；
17、所述信号采集处理单元还用于在所述光时域反射仪的检测阶段接收所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号，对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波，得到多个子频带信号，通过所述第一算法分别得到各个子频带信号相位信号，并进行平均叠加得到解调后的相位信号序列。
18、优选的，所述第一调制器的工作频率为f1、所述第二调制器的工作频率为f2，其中，f1+f2之和小于所述偏振分集相干接收单元的工作带宽，f1+f2之和小于所述信号采集处理单元的工作带宽，且f1不等于f2。
19、第二方面，提供了一种消除干涉衰落的方法，所述信号处理装置包括偏振分集相干接收单元和信号采集处理单元；所述消除干涉衰落的方法包括：
20、所述偏振分集相干接收单元将所述反射光信号按照两路正交的x偏振态和y偏振态分别与由所述相干光源所分出来的第二光信号进行混频平衡接收，分别得到x偏振态的第一拍频电信号，以及y偏振态的第二拍频电信号；
21、在所述光时域反射仪的标定阶段，所述信号采集处理单元接收所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号，对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波后，采用第一算法对滤波得到的各个子频带信号进行计算，得到各个子频带信号的强度信息，并根据所述强度信息调节所述第一衰减器和所述第二衰减器的衰减比，以进行子频带功率均衡；
22、在所述光时域反射仪的检测阶段，信号采集处理单元接收所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号，对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波后，采用第一算法对各个子频带信号进行计算，得到各子频带信号的相位信息，将所述相位信息进行平均叠加以消除干涉衰落的影响。
23、优选的，所述对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波包括：
24、通过中心频率分别为所述第一调制器的工作频率f1、第二调制器的工作频率f2、以及所述第一调制器的工作频率f1+所述第二调制器的工作频率f2的中频滤波器，对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行分频带滤波，进而得到多个子频带信号。
25、优选的，所述在所述光时域反射仪的标定阶段，所述信号采集处理单元接收所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号，对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波后，采用第一算法对滤波得到的各个子频带信号进行计算，得到各个子频带本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光时域反射仪，其特征在于，所述光时域反射仪与传感光纤连接，包括：激光器、频分复用调制器、环形器和信号处理装置，所述频分复用调制器包括第一调制器、第二调制器、第一衰减器和第二衰减器；
2.根据权利要求1所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光时域反射仪还包括第一耦合器、第一放大器和第二放大器；
3.根据权利要求2所述的光时域反射仪，其特征在于，所述频分复用调制器还包括第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器和第五耦合器；
4.根据权利要求2所述的光时域反射仪，其特征在于，所述信号处理装置包括偏振分集相干接收单元和信号采集处理单元；
5.根据权利要求4所述的光时域反射仪，其特征在于，所述第一调制器的工作频率为f1、所述第二调制器的工作频率为f2，其中，f1+f2之和小于所述偏振分集相干接收单元的工作带宽，f1+f2之和小于所述信号采集处理单元的工作带宽，且f1不等于f2。
6.一种消除干涉衰落的方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求1-5任一项所述的光时域反射仪上，所述信号处理装置包括偏振分集相干接收单元和信号采集处理单
7.根据权利要求6所述的消除干涉衰落的方法，其特征在于，所述对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波包括：
8.根据权利要求6所述的消除干涉衰落的方法，其特征在于，所述在所述光时域反射仪的标定阶段，所述信号采集处理单元接收所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号，对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波后，采用第一算法对滤波得到的各个子频带信号进行计算，得到各个子频带信号的强度信息，并根据所述强度信息调节所述第一衰减器和所述第二衰减器的衰减比，以进行子频带功率均衡，具体包括：
9.根据权利要求6所述的消除干涉衰落的方法，其特征在于，所述对所述第一拍频电信号和所述第二拍频电信号进行分频带滤波后，采用第一算法对各个子频带信号进行计算，得到各子频带信号的相位信息，将所述相位信息进行平均叠加以消除干涉衰落的影响，具体包括：
10.根据权利要求9所述的消除干涉衰落的方法，其特征在于，所述分别计算所述X态的希尔伯特变换序列和Y态的希尔伯特变换序列的反正切，并进行平均叠加得到最终的声波信号输出包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光时域反射仪，其特征在于，所述光时域反射仪与传感光纤连接，包括：激光器、频分复用调制器、环形器和信号处理装置，所述频分复用调制器包括第一调制器、第二调制器、第一衰减器和第二衰减器；
2.根据权利要求1所述的光时域反射仪，其特征在于，所述光时域反射仪还包括第一耦合器、第一放大器和第二放大器；
3.根据权利要求2所述的光时域反射仪，其特征在于，所述频分复用调制器还包括第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器和第五耦合器；
4.根据权利要求2所述的光时域反射仪，其特征在于，所述信号处理装置包括偏振分集相干接收单元和信号采集处理单元；
5.根据权利要求4所述的光时域反射仪，其特征在于，所述第一调制器的工作频率为f1、所述第二调制器的工作频率为f2，其中，f1+f2之和小于所述偏振分集相干接收单元的工作带宽，f1+f2之和小于所述信号采集处理单元的工作带宽，且f1不等于f2。
6.一种消除干涉衰落的方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求1-5任一项所述的光时域反射仪上，所述信号处理装置包括偏振分集相干接收单元和信号采集处理单元；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，徐健，聂明超，何国良，张基彪，喻杰奎，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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