專利名稱：一種光纖分布式擾動傳感器定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖分布式擾動傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖分布式擾動傳感器定位方法。
背景技術(shù)：
光纖分布式擾動傳感器能夠?qū)鞲泄饫w上任意一點的擾動進行探測和定位，憑借其監(jiān)測距離長、可定位、無需外場供電等重要技術(shù)優(yōu)勢，可以廣泛應(yīng)用于周界安防、油氣管線預(yù)警、通信線路監(jiān)測以及大型結(jié)構(gòu)監(jiān)測。在光纖分布式擾動傳感器的多種實現(xiàn)方案中，基于M-Z (Mach-Zehnder,馬赫-澤德)干涉儀方案以結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、靈敏度高和敏感振動頻譜寬以及無需相位解調(diào)等優(yōu)勢成為目前分布式光纖擾動傳感器的主流技術(shù)方案。M-Z干涉儀光纖分布式擾動傳感器通過檢測兩個方向干涉儀輸出的時延實現(xiàn)對擾動的定位。由于光源和散射光波噪聲以及非互易性影響，因此基于時延差檢測的定位算法一直是研究熱點。M-Z光纖分布式擾動傳感器的原理如

圖1所示:激光光源輸出的光波進入光纖耦合器1，分為兩路光波 分別通過光纖耦合器2和3，并以順時針和逆時針方向通過M-Z干涉儀，分別進入光電探測器1和2。當(dāng)傳感光纖上發(fā)生擾動時，M-Z干涉儀中傳輸光波的相位會被調(diào)制Δφ，順時針和逆時針方向M-Z干涉儀的輸出光強由光電探測器I和2分別接收，可
以表示為:
權(quán)利要求
1.一種光纖分布式擾動傳感器定位方法，其特征在于，該方法包括: 將光纖分布式擾動傳感器輸出的時延信號I1U)與I2 (t)拓展為以點的方式排布的利薩如Lissajous圖形； 以所述Lissajous圖形中的坐標(x, y)為中心點，方位角為α ,擬合一半長軸長度為a，半短軸長度值為b的橢圓形； 若該橢圓形中點的個數(shù)與總個數(shù)的比值c超過閾值p，則利用半短軸的長度值b進行線性擬合計算時延t，并通過時延t與擾動位置的關(guān)系函數(shù)實現(xiàn)定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述光纖分布式擾動傳感器輸出的時延信號拓展為Lissajous圖形的步驟包括: 將所述光纖分布式擾動傳感器輸出的時延信號I1U)與I2(t)按預(yù)設(shè)的采樣頻率與采樣周期歸一化為頻率圖； 根據(jù)從頻率圖獲得I1U)與I2(t)的頻率比繪制以I1U)為橫坐標以I2(t)為縱坐標的Lissajous 圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，擬合所述橢圓形的步驟包括: 確定中心點為(X，y)，方位角為α，半長軸長度為a ； 將半短軸長度的初始值設(shè)為0，以步長△ b遞增，并判斷該橢圓形中點的個數(shù)與總個數(shù)的比值c是否超過閾值P ;若超過，則終止遞增；否則，繼續(xù)以步長Ab遞增直至該橢圓形中點的個數(shù)與總個數(shù)的比值c超過閾值P。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述利用半短軸的長度值b進行線性擬合計算時延t的包括: 當(dāng)橢圓形中點的個數(shù)與總個數(shù)的比值c超過閾值P時，通過線性擬合計算時延t: τ =kTs (b+b0)； 其中，Ts為采樣周期，K為線性擬合參數(shù)中的斜率，b0為線性擬合參數(shù)中的截距。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖分布式擾動傳感器定位方法，該方法包括將光纖分布式擾動傳感器輸出的時延信號I1(t)與I2(t)拓展為以點的方式排布的利薩如Lissajous圖形；以所述Lissajous圖形中的坐標(x，y)為中心點，方位角為α，擬合一半長軸長度為a，半短軸長度值為b的橢圓形；若該橢圓形中點的個數(shù)與總個數(shù)的比值c超過閾值p，則利用半短軸的長度值b進行線性擬合計算時延t，并通過時延t與擾動位置的關(guān)系函數(shù)實現(xiàn)定位。通過采用本發(fā)明公開的方法提高了定位精度，減少了計算量。
文檔編號G01D3/028GK103148872SQ20131006059
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者梁生, 盛新志, 婁淑琴, 陳京惠, 王思遠, 吳重慶, 王智, 王健, 劉嵐嵐, 李政勇, 張麗梅 申請人:北京交通大學(xué)