[发明专利]一种基于频谱扫描的分布式物理量探测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测方法，特别涉及一种基于频谱扫描的分布式物理量探测方法。

背景技术

大多数远程分布式测量技术采用发射一个脉冲信号，然后接收反射回来的信号进行远程分布式测量，即时域测量法。由于信号在传播时的损耗，时域测量法需要发射大功率的脉冲信号以提高量程和精度。此外，由于存在电子元器件的直流漂移，要准确地测量频谱中的直流分量非常困难。现有的频谱扫描技术采用直流补偿或校准的方法实现测量，但其步骤繁琐，耗费大量计算资源和计算时间，且仍存在直流误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可消除直流漂移所造成误差的基于频谱扫描的分布式物理量探测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于频谱扫描的分布式物理量探测方法，包括下述步骤：

1)以等频率间隔向被测量对象发射信号，f＝1Δf，2Δf，3Δf，…，nΔf，f为扫描频率，Δf为频率间隔，nΔf为扫描频谱的最大频率；

频率间隔Δf满足条件：Δf≤v/4L，其中v为信号的传播速度，L为待测目标尺度；

2)接收被测量对象的频域响应信号X(f)：X(1Δf)，X(2Δf)，X(3Δf)，…，X(nΔf)；

3)对步骤2)获得的结果进行时域反转平移计算，包括下述步骤：

1.将X(f)乘以因子-1得到X₁(f)，

X₁(f)＝-X(f)；

2.将X₁(f)在时间轴上平移D，D满足条件：(v/(2Δf)-L)>D>L，其中v为信号的传播速度，L为待测目标尺度，

X₂(f)＝X₁(f)e^-j4πfD

3.将X(f)和X₂(f)相加得到X₃(f)，

X₃(f)＝X(f)+X₂(f)＝X(f)+X₁(f)e^-j4πfD＝X(f)-X(f)e^-j4πfD

4)对X₃(f)进行离散傅立叶逆变换，获得x₃(t)；

5)从x₃(t)获得时域信号x(t)。

根据本发明的一个实施例，以等频率间隔向被测量对象发射正弦调制信号。

本发明还提供一种基于频谱扫描的分布式物理量探测设备，包括：

一信号发射单元，所述信号发射单元以等频率间隔向被测量对象发射信号，f＝1Δf，2Δf，3Δf，…，nΔf，f为扫描频率，Δf为频率间隔，nΔf为扫描频谱的最大频率；

频率间隔Δf满足条件：Δf≤v/4L，其中v为信号的传播速度，L为待测目标尺度；

一信号接收单元，包括信号存储和处理单元，所述信号接收单元接收所述信号发射单元的发射信号的频域响应信号X(f)：X(1Δf)，X(2Δf)，X(3Δf)，…，X(nΔf)，所述信号存储和处理单元对所述频域响应信号X(f)进行时域反转平移计算，步骤如下：

1.将X(f)乘以因子-1得到X₁(f)，

X₁(f)＝-X(f)；

2.将X₁(f)在时间轴上平移D，得到X₂(f)，D满足条件：(v/(2Δf)-L)>D>L，其中v为信号的传播速度，L为待测目标尺度，

X₂(f)＝X₁(f)e^-j4πfD

3.将X(f)和X₂(f)相加得到X₃(f)，

X₃(f)＝X(f)+X₂(f)＝X(f)+X₁(f)e^-j4πfD＝X(f)-X(f)e^-j4πfD

4.对X₃(f)进行离散傅立叶逆变换，获得x₃(t)

5.从x₃(t)获得时域信号x(t)。

根据本发明的一个实施例，所述信号发射单元包括依次串联的调制信号发生器、驱动电路和激光器。