【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过光纤监测物体/结构的系统和方法，以用于测量和定位甚至孤立的高频振动。应用领域通常是监测易受微裂纹现象影响的物体/结构，例如复合材料罐、流体输送管道、油井、风力涡轮机、混凝土结构、历史建筑和其他结构或类似物体。
技术介绍
1、已知使用沿着光纤的传输通道分布的声学传感器的各种系统和方法用于检测振动事件。这些系统采用“声学传感”或das(分布式声学传感的首字母缩略词)类型的方法，例如a.hartog的书《分布式光纤传感器简介》(crc出版社，2018)中所述。
2、这样的已知解决方案在各个方面都是令人满意的，并且用于检测中频或低频事件。可检测的频带或频率与光在传输通道或光学连接中来回传播所需的时间间隔有关。例如，对于3km长的光学连接，可检测的声学频带被限制为大约17khz。
3、人们感兴趣的是增加测量频带以检测被认为处于高频率或非常高频率的事件，即，例如在相同的光学连接长度上达到大约3km、不小于500khz的频带的事件。
4、l.marcon等人的文章“光学频域反射法的高频高分辨率分布式声学传感(high-frequency high-resolution distributed acoustic sensing by optical frequencydomain reflectometry)”(《光学快报》，第27卷，第13923–13933页，2019年5月，doi：10.1364/oe.27.013923)描述了增加测量频带的已知解决方案。该解决方案包括使用ofdr
5、p.ma等人的文章“光纤周界安全系统的概率事件判别算法(probabilistic eventdiscrimination algorithm for fiber optic perimeter security systems)”(《光波技术杂志》，第36卷，第11期，第2069-2075页，2018年6月1日，doi：10.1109/jlt.2018.2802324)描述了其他已知的解决方案。
6、这些解决方案基于干涉测量方案，干涉测量方案需要从光学连接的两端进行访问，因此不能用于测量，例如在井中。这自然降低了所描述的解决方案的适用性。
7、di c.dorize等人的文章“部署的电信光纤上的ofdm-mimo分布式声学传感(anofdm-mimo distributed acoustic sensing over deployed telecom fibers)”(2021光纤通信会议和展览会(ofc)，osa，2021年6月6日，第1-3页，xp033947695)和由诺基亚技术oy[fi]提交并于2020年8月12日发布的欧洲专利申请ep3694117a1“多载波相干编码分布式声学传感(multi-carrier coherent coded distributed acoustic sensing)”中描述了另一种解决方案。m.wu等人的文章“通过使用ofdm和游标效应来询问弱反射器阵列的相敏otdr的频率响应增强(frequency response enhancement of phase-sensitive otdr forinterrogating weak reflector array by using ofdm and vernier effect)”(发布在《光波技术杂志》，ieee，第38卷，第17期，2020年5月9日，第4874-4882页，xp011806617)中描述了另一种解决方案。
8、由于上述原因，现有技术的系统和方法对于通过具有超过一公里的光学连接长度并且具有本专利技术所涉及的单个输入/输出接入的光纤来检测高频和极高频事件是不令人满意的。
9、本申请的技术问题在于设计一种具有结构和功能特征的系统和方法，以最佳地满足检测由物体/结构中的高频和极高频事件产生的微裂纹的需要，克服参考现有技术提到的缺点。
技术实现思路
1、本专利技术的解决方案的思想是考虑物体/结构的非扰动条件作为扰动测量的参考。
2、基于该解决方案思想，通过如权利要求1所限定的用于通过光纤监测物体/结构以测量振动的系统来解决该技术问题。
3、从属权利要求描述了该系统的其他优选实施例。
4、如权利要求10和从属权利要求所限定的使用光纤测量物体/结构的振动的监测方法也是本专利技术的目的。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种通过光纤(3)监测用于测量振动的物体/结构(2)的系统(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述OFDM调制块(6)包括：
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述OFDM解调块(19)包括：
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤(3)在长度(L)上被划分为数量Nz个后续点，所述后续点定义NZ个空间离散化单元，所述变形矢量(v(τ))包括每个空间离散化单元的变形值，所述数量NZ通过以下等式计算：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元(20)被配备有包括扰动估计块(22)的处理模块(21)，所述扰动估计块(22)被配置为通过接收以下项目来生成所述变形矢量(v(τ))：
6.根据权利要求4和5所述的系统，其特征在于，所述扰动估计块(22)包括对所述光纤(3)的每个空间离散化单元的扰动的估计，所述变形矢量(v(τ))使用循环矩阵根据以下等式来确定：
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，与先行初始符号的每个矢量相关联的每个循环矩阵具有全秩。>
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述子载波中的每个包括第一子载波的输入符号(si(τ))的序列，所述序列根据以下等式平移了等于子载波本身的NC个索引的次数：
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元(20)包括校准模块(25)，所述校准模块被配置为针对所述感测信号(sIN(t))的每个子载波Nc估计利用所述未受扰动的光纤(3)计算的对应参考矢量所述校准模块(25)包括：
10.一种使用光纤(3)来测量物体/结构(2)的振动的监测方法，其特征在于：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基于以下项目来估计所述变形矢量(v(τ))：
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，针对所述感测信号(sIN(t))的每个子载波Nc估计利用所述未受扰动的光纤(3)计算的对应参考矢量所述参考矢量通过提供以下方式来计算：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种通过光纤(3)监测用于测量振动的物体/结构(2)的系统(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ofdm调制块(6)包括：
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ofdm解调块(19)包括：
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤(3)在长度(l)上被划分为数量nz个后续点，所述后续点定义nz个空间离散化单元，所述变形矢量(v(τ))包括每个空间离散化单元的变形值，所述数量nz通过以下等式计算：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元(20)被配备有包括扰动估计块(22)的处理模块(21)，所述扰动估计块(22)被配置为通过接收以下项目来生成所述变形矢量(v(τ))：
6.根据权利要求4和5所述的系统，其特征在于，所述扰动估计块(22)包括对所述光纤(3)的每个空间离散化单元的扰动的估计，所述变形矢量(v(τ))使用循环矩阵根据以下等式来确定：
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：马西莫·赞帕托，阿克塞尔·图罗拉，斯特凡诺·卡尔米纳蒂，卢卡·帕尔米耶里，
申请(专利权)人：埃尼股份公司，
类型：发明
国别省市：
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