【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号解调，具体涉及到一种基于光纤分布式振动传感系统的相位解调方法及系统。
技术介绍
1、基于的光纤分布式振动传感系统有着灵敏度高、覆盖范围广、耐腐蚀、无电磁干扰等众多优点。现在它已经在石油管道监测、入侵安防、地震波勘探、电力系统监测等方面进行了大规模应用。在光纤分布式振动传感系统中，相位解调是恢复外部振动信号重要技术。
2、迄今为止，关于的光纤分布式振动传感系统相位解调方案已经非常多了。常见的相位解调方案有3*3耦合器解调技术、相位载波调制解调技术、iq数字正交解调技术等。3*3耦合器解调技术、相位载波调制解调技术深受欢迎，但它需要依赖大量的硬件以及较为复杂的光路，才能获得外部振动所引起的相位变化。这样子的结果不仅加大了系统本身的成本，还会引入硬件所不可避免的噪声。而iq数字正交解调技术对硬件要求相对较低、解调方案结构相对简单，但它会有两个数字滤波器。在实际解调信号这个过程中，数字滤波器的阶数往往是很难确定的。而不准确的数字滤波器阶数，会导致整个系统解调精度下降。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺点，提供一种成本效益高、精度高、系统噪声低的基于分布式传感的相位解调方法及系统。
2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于分布式传感的相位解调方法，包括以下步骤：
3、步骤1.信号采集
4、传感光纤反射回来的瑞利散射光与激光器产生的本振光形成相干光，将相干光按照下式转化成电信号i(t)；
5、
6、e＝esel
7、w1＝2πv1
8、式中，es是窄线宽激光器本振光的振幅，el是光纤中瑞利散射光的振幅，v1是声光调制器的频移，是外部振动信号引起的相位变化，t是时间；
9、步骤2希伯特变换
10、对信号i(t)按照下式进行希伯特变换，得到一个新信号q(t)，该信号与原始信号i(t)在数学上是正交的；
11、
12、步骤3.生成模拟载波信号
13、模拟产生两个频率与信号i(t)相同的余弦信号，相位分别为45°和-45°；
14、步骤4.信号乘法
15、将信号i(t)和步骤2得到的新信号q(t)分别与两个模拟余弦信号相乘，得到四个调制信号，分别为第一调制信号g1(t)、第二调制信号g2(t)、第三调制信号w1(t)、第四调制信号w2(t)；
16、
17、
18、
19、
20、步骤5.滤除高频信号
21、识别并消除乘法后信号中的高频信号，得到第一相位信号i1(t)和第二相位信号i2(t)；
22、
23、
24、步骤6.相位偏差校正
25、对相位信号i1(t)和i2(t)进行相位偏差校正，得到第一无偏差相位信号q3(t)和第二无偏差相位信号i3(t)；
26、
27、
28、式中，e为电信号i(t)解调后的幅值。
29、步骤7.数字解调结果
30、对步骤6得到的两个无偏差相位信号按照下式进行数字解调，得到最终的相位变换结果，
31、
32、
33、作为一种优选的技术方案，所述步骤5中消除乘法后信号中的高频信号得到相位信号i1(t)和i2(t)的方法为：将第一调制信号g1(t)与第四调制信号w2(t)相加得到第一相位信号i1(t)；用第三调制信号g2(t)减去第二调制信号w2(t)得到第二相位信号i2(t)。
34、作为一种优选的技术方案，所述步骤6中按照下式对第一相位信号i1(t)和第二相位信号i2(t)进行相位偏差校正，得到第一无偏差相位信号q3(t)和第二无偏差相位信号i3(t)
35、i3(t)＝2*i1(t)*i2(t)
36、q3(t)＝q2(t)-q1(t)
37、q1(t)＝i1(t)*i1(t)
38、q2(t)＝i2(t)*i2(t)。
39、基于分布式传感的相位解调方法的解调系统，包括：激光器、第一耦合器、声光调制器、信号发生器、光放大器、环形器、传感光纤、第二耦合器、平衡探测器、解调装置；
40、所述激光器产生的光信号经过第一耦合器，分为两路，第一路光信号进入声光调制器，第二路光信号进入第二耦合器，声光调制器接收信号发生器产生的调制信号对光信号进行调制并输出调制后的光信号，调制后的光信号经环形器到传感光纤，传感光纤反射回来的瑞利散射光经环形器到第二耦合器处与第二路光信号汇合，形成相干光，输出到平衡探测器，平衡探测器将光信号转化成电信号输入到解调装置。
41、作为一种优选的技术方案，所述解调装置包括希伯特变换模块、模拟载波信号生成模块、信号乘法模块、高频信号滤除模块、相位偏差校正模块、数字解调模块；
42、所述希伯特变换模块的输出端ⅰ接信号乘法模块的输入端ⅰ、输出端ⅱ接信号乘法模块的输入端ⅱ，用于对原始信号进行希伯特变换生成与原始信号正交的新信号；
43、所述模拟载波信号生成模块输出端接信号乘法模块的输入端ⅰ和输入端ⅱ，用于生成两个与原始信号频率相同的模拟载波信号；
44、所述信号乘法模块输出端ⅰ接高频信号滤除模块的输入端ⅰ、输出端ⅱ接高频信号滤除模块的输入端ⅱ，用于将原始信号和新信号分别与两个模拟载波信号相乘，得到四个调制信号；
45、所述高频信号滤除模块输出端ⅰ接相位偏差校正模块的输入端ⅰ、输出端ⅱ接相位偏差校正模块的输入端ⅱ，用于对四个调制信号进行处理，消除高频信号得到相位信号；
46、所述相位偏差校正模块输出端ⅰ和输出端ⅱ接数字解调模块，用于对相位信号进行相位偏差校正，得到无偏差相位信号；
47、所述数字解调模块用于对无偏差相位信号进行数字解调，得到最终的相位变换结果。
48、作为一种优选的技术方案，所述信号乘法模块由并联的第一乘法器～第四乘法器组成，第一乘法器和第二乘法器的输入端并联作为信号乘法模块的输入端ⅰ，第三乘法器和第四乘法器的输入端并联作为信号乘法模块的输入端ⅱ，第二乘法器和第四乘法器的输出端并联作为信号乘法模块的输出端ⅱ，第一乘法器和第三乘法器的输出端并联作为信号乘法模块的输出端ⅰ。
49、作为一种优选的技术方案，所述高频信号滤除模块由并联的加法器和第一减法器组成，加法器的输入端作为高频信号滤除模块的输入端ⅰ、输出端作为高频信号滤除模块的输出端ⅰ，第一减法器的输入端作为高频信号滤除模块的输入端ⅱ、输出端作为高频信号滤除模块的输出端ⅱ。
50、作为一种优选的技术方案，所述相位偏差校正模块由第五乘法器、第六乘法器、第七乘法器、第二减法器组成，第五乘法器、第六乘法器、第七乘法器并联，第六乘法器和第七乘法器的输出端接第二减法器的输入端，第二减法器的输出端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分布式传感的相位解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于分布式传感的相位解调方法，其特征在于，所述步骤5中消除乘法后信号中的高频信号得到相位信号I1(t)和I2(t)的方法为：将第一调制信号G1(t)与第四调制信号W2(t)相加得到第一相位信号I1(t)；用第三调制信号G2(t)减去第二调制信号W2(t)得到第二相位信号I2(t)。
3.根据权利要求1所述基于分布式传感的相位解调方法，其特征在于，所述步骤6中按照下式对第一相位信号I1(t)和第二相位信号I2(t)进行相位偏差校正，得到第一无偏差相位信号Q3(t)和第二无偏差相位信号I3(t)
4.根据权利要求1所述方法的解调系统，其特征在于，包括：激光器、第一耦合器、声光调制器、信号发生器、光放大器、环形器、传感光纤、第二耦合器、平衡探测器、解调装置；
5.根据权利要求4所述解调系统，其特征在于，所述解调装置包括希伯特变换模块、模拟载波信号生成模块、信号乘法模块、高频信号滤除模块、相位偏差校正模块、数字解调模块；
6.根据权利要求5所
7.根据权利要求5所述解调系统，其特征在于，所述高频信号滤除模块由并联的加法器和第一减法器组成，加法器的输入端作为高频信号滤除模块的输入端Ⅰ、输出端作为高频信号滤除模块的输出端Ⅰ，第一减法器的输入端作为高频信号滤除模块的输入端Ⅱ、输出端作为高频信号滤除模块的输出端Ⅱ。
8.根据权利要求5所述解调系统，其特征在于，所述相位偏差校正模块由第五乘法器、第六乘法器、第七乘法器、第二减法器组成，第五乘法器、第六乘法器、第七乘法器并联，第六乘法器和第七乘法器的输出端接第二减法器的输入端，第二减法器的输出端作为相位偏差校正模块的输出端Ⅰ，第五乘法器的输出端作为相位偏差校正模块的输出端Ⅱ，第五乘法器的输入端和第六乘法器的输入端并联作为相位偏差校正模块的输入端Ⅰ，第五乘法器的输入端和第七乘法器的输入端并联作为相位偏差校正模块的输入端Ⅱ。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式传感的相位解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于分布式传感的相位解调方法，其特征在于，所述步骤5中消除乘法后信号中的高频信号得到相位信号i1(t)和i2(t)的方法为：将第一调制信号g1(t)与第四调制信号w2(t)相加得到第一相位信号i1(t)；用第三调制信号g2(t)减去第二调制信号w2(t)得到第二相位信号i2(t)。
3.根据权利要求1所述基于分布式传感的相位解调方法，其特征在于，所述步骤6中按照下式对第一相位信号i1(t)和第二相位信号i2(t)进行相位偏差校正，得到第一无偏差相位信号q3(t)和第二无偏差相位信号i3(t)
4.根据权利要求1所述方法的解调系统，其特征在于，包括：激光器、第一耦合器、声光调制器、信号发生器、光放大器、环形器、传感光纤、第二耦合器、平衡探测器、解调装置；
5.根据权利要求4所述解调系统，其特征在于，所述解调装置包括希伯特变换模块、模拟载波信号生成模块、信号乘法模块、高频信号滤除模块、相位偏差校正模块、数字解调模块；
6.根据权利要求5所述解调系统，其特征在于，所述信号乘法模块由...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。