一种分布式光纤传感测量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分布式光纤传感测量方法，包括以下步骤：ａ、敷设传感光缆：传感光缆包括第一段和重叠段，第一段的一端连接测量主机；所述重叠敷设区包括第二段和折返段；传感光缆感知外界参量，其中，第二段、折返段上的不同点能够感知空间同一位置处的参量；ｂ、信号处理：处理所述第一段返回的信号，得到第一段所处区域内的外界参量；处理与同一空间点相对应的第二段和折返段上的点返回的信号，从而得到在所述同一空间点处的参量。本发明专利技术还提供了一种分布式光纤传感测量装置。本发明专利技术具有降低传感光缆尾端测量波动、增大有效测量长度、简便、经济等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分布式光纤传感测量方法和装置。
技术介绍
0TDR(光时域反射仪)是利用光在光纤中的背向散射而制成的精密的光电一体化 仪表，被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰 减和故障定位等的测量。分布式光纤传感系统就是一种基于OTDR技术的新型的实时、分布 式测量系统。目前商业化的分布式光纤传感系统有基于拉曼散射原理的分布式光纤温度传 感系统、基于自发布里渊散射原理的分布式光纤温度应变传感系统等。 分布式光纤传感系统的基本结构包括测量主机、传感光缆和其它外部设备，如消 防电源、网络传输模块等。请参阅图1， 一种分布式光纤传感系统的传感光缆敷设示意图，传 感光缆从测量主机引出，沿测量区域线型敷设。其中，传感光缆既是传感元件，又是传输介 质。当外界参量(温度、应变等)作用到传感光缆中的传感光纤时，在光纤内传输的光波特 性(幅度、相位、频率等)发生变化，对光波特性(幅度、相位、频率等)的测量可以计算出 外界参量的大小。 对于分布式光纤传感系统而言，背向散射信号因光纤损耗而指数衰减，而系统的 噪声基本保持不变，因此系统的信噪比随测量距离的增加而指数下降，如图2所示。对分布 式光纤传感系统，计算得到的温度或应变波动幅度与系统信噪比直接相关，信噪比越高，计 算得到的温度或应变波动幅度越小。为了实现温度或应变测量的可靠性，系统的信噪比要 大于一固定值。为保证系统的信噪比在要求的范围内，系统的总测量长度就受到一定的限 制。 同时，在测量距离较长的测量点处，温度或应变的微小波动也会引起系统测量值的较大波动，使系统容易误判。如某型号的分布式光纤温度传感系统在2km处的温度波动噪声为2°C ，但在4km处的温度波动噪声将会增加到4°C ，这样在测量距离比较大的测量点处，温度的微小波动也会引起系统的报警，使仪器远程监测能力下降。 为减小温度波动噪声，提高系统的信噪比，现有技术采用以下几种方法解决 1、提高入射光功率。 可以通过将更强的光注入光缆中的光纤来提高信号的强度，但提高入射光功率会增加系统监测的成本。 2、增加测量时间。 增加测量时间，可以增多对测量信号的累加平均次数，进而提高测量准确性。但测量时间的增加会影响系统的响应速度。 3、增加脉冲宽度。 脉冲宽度的增加，会提高系统入射光信号的能量，进而提高信噪比。但脉冲宽度的增加将会牺牲系统的空间分辨率，使对测量点空间位置的监测产生偏差。 可见上述方法均存在不足。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种分布式光纤传感系统的光缆 敷设方法。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案 —种分布式光纤传感测量方法，包括以下步骤 a、敷设传感光缆 传感光缆包括第一段和重叠段，第一段的一端连接测量主机； 所述重叠敷设区包括第二段和折返段； 传感光缆感知外界参量，其中，第二段、折返段上的不同点能够感知空间同一位置 处的参量； b、信号处理 处理所述第一段返回的信号，得到第一段所处区域内的外界参量； 处理与同一空间点相对应的第二段和折返段上的点返回的信号，从而得到在所述同一空间点处的参量。进一步，所述第二段、折返段上点的返回信号的处理方式为 所述空间同一点记为D点，所述第二段上到D点最近的点记为E点、所述折返段上到D点最近的点记为F点，所述E点和F点即为与所述D点相对应的点； 信号处理单元处理所述E点和F点返回的信号，从而得到D点对应的外界参量。 作为优选，利用加权平均法处理与同一空间点相对应的第二段和折返段上的点返回的信号，从而得到在所述同一空间点处的参量。 进一步，信号处理时，第二段上的点返回信号的加权系数a为0. 5《a < 1 ;折返 段上的点返回信号的加权系数b为b = l-a。 作为优选，所述折返段长度不大于第一段和第二段的总长的一半。 本专利技术还提供了一种分布式光纤传感测量装置，包括测量主机和传感光缆，测量主机包括信号处理单元，其特点是 所述传感光缆包括第一段和重叠段，所述第一段的一端连接测量主机； 所述重叠段包括第二段和折返段； 信号处理单元，用于处理所述第一段返回的信号，得到第一段所处区域内的外界 参量，以及处理与同一空间点相对应的第二段和折返段上的点返回的信号，从而得到在所 述同一空间点处的参量。进一步，所述第二段、折返段上点的返回信号的处理方式为 所述空间同一点记为D点，所述第二段上到D点最近的点记为E点、所述折返段上 到D点最近的点记为F点，所述E点和F点即为与所述D点相对应的点； 信号处理单元处理所述E点和F点返回的信号，从而得到D点对应的外界参量。 作为优选，信号处理单元将E点和F点返回的信号做加权平均，作为空间D点对应 的信号，其中，第二段E点返回信号的加权系数a与对应折返段F点返回信号的加权系数b 的关系为a+b = l，且a半1。 所述第二段E点返回信号的加权系数a为0. 4《a < 1。 所述传感光缆折返敷设段长度不大于正向敷设区和正向敷设段长度之和的一半。 本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果 1 、降低光缆尾端测量波动。 传感光缆尾端信号衰减最大，将传感光缆折返敷设，通过将末段传感光缆重叠区 域的信号加权平均，能够有效降低传感光缆尾端的测量波动，提高测量准确性。 2、增大测量长度。 为了实现温度或应变测量的可靠性，系统的信噪比要大于一固定值。为保证系统 的信噪比在要求的范围内，系统的总测量长度就受到一定的限制。而采用末段光缆折返敷 设的方式，可以有效提高传感光缆尾端的信噪比，从而增大总的测量长度。 3、简便、经济。 通过传感光缆折返敷设的方式降低系统的测量波动，简便、经济，不增加系统测量 主机成本，也不牺牲系统的响应时间和空间分辨率。附图说明 图1为
技术介绍
中传感光缆敷设示意图； 图2为光纤传感系统中信噪比与测量距离的关系； 图3为实施例中传感光缆敷设示意图； 图4为实施例1中利用本专利技术和现有技术分别测得的温度曲线； 图5为实施例2中利用本专利技术和现有技术分别测得的温度曲线； 图6为实施例3中利用本专利技术和现有技术分别测得的应变曲线； 图7为实施例4中利用本专利技术和现有技术分别测得的温度曲线； 图8为实施例5中利用本专利技术和现有技术分别测得的应变曲线； 图9为实施例6中利用本专利技术和现有技术分别测得的应变曲线。具体实施方式 实施例1 请参阅图3， 一种分布式光纤拉曼散射温度传感测量装置，包括测量主机和传感光 缆；测量主机包括信号处理单元； 测量主机包括光源、信号处理单元、光纤波分复用系统以及光电接收和放大模块等。 传感光缆包括两部分第一段和重叠段，第一段的长度为5000m ;重叠段的传感光 缆在B点折返，形成第二段AB和折返段BC，且第二段AB和折返段BC相互贴近；其中，AB段 与BC段的长度均为500m ; 重叠段内空间一点，记为D点，对应传感光缆第二段和折返段各一点，分别记为E 点和F点，第二段上E点到D点的距离最近，折返段上F点到D点的距离最近；确定与空间 D点相对应的传感光缆第二段上的E点的过程为现有技术，而与D点相对应的传感光缆折返 段上的F点与折返点B点的距离BF和E点与折返点B点的距离BE相同，则通过E点和折 返点B点的位置，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式光纤传感测量方法，包括以下步骤：ａ、敷设传感光缆：传感光缆包括第一段和重叠段，第一段的一端连接测量主机；所述重叠敷设区包括第二段和折返段；传感光缆感知外界参量，其中，第二段、折返段上的不同点能够感知空间同一位置处的参量；ｂ、信号处理：处理所述第一段返回的信号，得到第一段所处区域内的外界参量；处理与同一空间点相对应的第二段和折返段上的点返回的信号，从而得到在所述同一空间点处的参量。

【技术特征摘要】
一种分布式光纤传感测量方法，包括以下步骤a、敷设传感光缆传感光缆包括第一段和重叠段，第一段的一端连接测量主机；所述重叠敷设区包括第二段和折返段；传感光缆感知外界参量，其中，第二段、折返段上的不同点能够感知空间同一位置处的参量；b、信号处理处理所述第一段返回的信号，得到第一段所处区域内的外界参量；处理与同一空间点相对应的第二段和折返段上的点返回的信号，从而得到在所述同一空间点处的参量。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二段、折返段上点的返回信号的处 理方式为所述空间同一点记为D点，所述第二段上到D点最近的点记为E点、所述折返段上到D 点最近的点记为F点，所述E点和F点即为与所述D点相对应的点；信号处理单元处理所述E点和F点返回的信号，从而得到D点对应的外界参量。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于信号处理单元将E点和F点返回的信号 做加权平均，作为空间D点对应的信号，其中，E点返回信号的加权系数a与对应F点返回 信号的加权系数b的关系为a+b = 1，且a^ 1。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述第二段E点返回信号的加权系数a 为0. 4《a < 1。5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述传感光缆折返敷设段长度不大 于第一段和第二段长度之和的一半。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂勤昌，顾海涛，张艳辉，
申请(专利权)人：聚光科技杭州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]