分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法，所述傳感器的振動(dòng)的信號(hào)包括振源信號(hào)和振源附近信號(hào)，將上述接收信號(hào)進(jìn)行信息處理得到兩接收信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)；對(duì)互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，得到頻譜函數(shù)。由得到的頻譜函數(shù)曲線與該位置無振源時(shí)原始頻譜函數(shù)曲線比較，從而判斷出振源位置。本發(fā)明采用互相關(guān)特性分析信號(hào)的相關(guān)性，獲得互相關(guān)函數(shù)的頻譜曲線，從而得到振源位置。本發(fā)明屬于分布式光纖傳感測量領(lǐng)域。
【專利說明】分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法，屬于光纖傳感測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)70年代中期，隨著光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器開始迅速發(fā)展。光纖傳感器以光波為載體，光纖為媒介，感知和傳輸外界被測量信號(hào)的新型傳感技術(shù)，通過被測物理量(如應(yīng)力、溫度、壓力、電場、磁場等)對(duì)光纖內(nèi)的傳輸光進(jìn)行調(diào)制，使傳輸光的強(qiáng)度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化，在接收端通過對(duì)被調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行檢測，得出被測物理量的一種新型傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖傳感器具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如非接觸式測量、靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、超高壓絕緣、耐高溫腐蝕、防燃防爆、可靈活撓曲、測量對(duì)象廣泛等。因而在許多大型工程方面具有迫切的應(yīng)用需求，如鐵路運(yùn)行、水利與水電工程、橋梁隧道、大型展覽館與會(huì)場、輸油氣管道、大型艦船、環(huán)境與公路工程等的安全和健康監(jiān)測等，在實(shí)時(shí)監(jiān)控方面，基于光纖傳感的大范圍長距離監(jiān)控系統(tǒng)，可用于大型工程現(xiàn)場以及重大政治、經(jīng)濟(jì)、軍事基地的周界安防，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控重點(diǎn)區(qū)域，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)能夠準(zhǔn)確及時(shí)的得到通知并確認(rèn)事件發(fā)生位置，以將損失降到最低限度。因此研究分布式光纖傳感定位系統(tǒng)是一個(gè)非常有應(yīng)用前景和實(shí)際意義的課題。
[0003]近年來，干涉型分布式光纖傳感系統(tǒng)的研究在管道檢測、安防檢測等方面得到了廣泛關(guān)注。由于基于相位調(diào)制原理，干涉信號(hào)中攜帶有信號(hào)信息及信號(hào)的作用位置信息，為了從中分離出信號(hào)的位置信息，提出了多種采用復(fù)合干涉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定位的干涉型分布式光纖傳感系統(tǒng)。采用復(fù)合干涉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定位的方法，利用時(shí)域相位比值的方法定位，通過在時(shí)域上對(duì)兩路干涉解調(diào)相位進(jìn)行相除實(shí)現(xiàn)定位的。然而這種方法對(duì)解調(diào)信號(hào)的要求很高，傳感光纖線路上疊加的干擾將對(duì)其產(chǎn)生很大的影響，因而定位精度較低。
[0004]總之，現(xiàn)在分布式光纖傳感系統(tǒng)從本質(zhì)上說屬于相位調(diào)制型光纖傳感器，作用于光纖上的外界擾動(dòng)信號(hào)，根據(jù)光彈效應(yīng)，引起光纖中傳輸光的相位變化，通過干涉方法(寬譜光源干涉)，獲得包含外界擾動(dòng)信息的兩路干涉光干涉信號(hào)。對(duì)干涉信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、Α/D轉(zhuǎn)換等處理，得到包含外界擾動(dòng)信息的數(shù)字信號(hào)。為了獲得擾動(dòng)特征，需要采用信號(hào)處理的方法，利用相位還原技術(shù)，從所獲得數(shù)字信號(hào)中解調(diào)出相位變化信號(hào)。但實(shí)際上，由于噪聲的干擾很難完全還原原有的振動(dòng)相位。因此，互相關(guān)技術(shù)正是研究信號(hào)相關(guān)性的一種常見技術(shù)，它借助互相關(guān)函數(shù)來分析兩路信號(hào)的相關(guān)性，從而獲得互相關(guān)函數(shù)的曲線，知道不同的距離曲線的變化，而找到振源的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了消弱噪聲對(duì)振源的影響，提供一種分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法，其利用多個(gè)信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)的曲線來判斷振源的位置；這樣信號(hào)中噪聲和其它外界環(huán)境都不需要考慮。[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在由于噪聲及其它環(huán)境因素的干擾，相位還原很難還原原有的振動(dòng)信號(hào)，從而給信號(hào)處理帶來很多麻煩。互相關(guān)技術(shù)正是研究信號(hào)相關(guān)性的一種常見技術(shù)，它借助互相關(guān)函數(shù)來分析兩路信號(hào)的相關(guān)性，從而獲得兩信號(hào)之間的互相關(guān)曲線。在信號(hào)頻譜特性不夠理想，或者信噪比S/N較低的情況下，振源的峰值會(huì)受到噪聲的影響，對(duì)精度和檢測定位的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。
[0007]本發(fā)明分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法，采用如下技術(shù)方案:
[0008]通過采集卡采集兩組同一振動(dòng)類型的振動(dòng)樣本數(shù)據(jù)，用濾波方法得到兩組有效振動(dòng)信號(hào)，一個(gè)為振源信號(hào)，另一個(gè)為振源附近信號(hào)，該兩接收信號(hào)的數(shù)學(xué)公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光纖振動(dòng)傳感器振源位置定位方法，其特征在于該方法包括: 通過采集卡采集兩組同一振動(dòng)類型的振動(dòng)樣本數(shù)據(jù)，用濾波方法得到兩組有效振動(dòng)信號(hào)，一個(gè)為振源信號(hào)，另一個(gè)為振源附近信號(hào)，該兩接收信號(hào)的數(shù)學(xué)公式為:x0 (t) = s0(t)+n0(t)
X1 (t) = δ S1 (t- Δ T) +Ii1 (t- Δ Τ) 其中，S為任意常數(shù)，X0(t)表示振源信號(hào)，X1 (t)表示振源附近的信號(hào)，S(l(t)、Sl(t-AT)為振動(dòng)有效信號(hào)；nQ(t)、ni(t-AT)為均值為O的加性噪聲；AT為兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差；若nQ (t), Ii1 (t_ Δ Τ)為實(shí)平穩(wěn)隨機(jī)過程，號(hào)sQ (t), S1 (t- Δ T)與噪聲nQ(t),Ii1 (t- Δ T)不相關(guān)，所述兩接收彳目號(hào)的互相關(guān)函數(shù)為:
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK103743461SQ201310722087
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】盧榮華, 徐寧 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)