[发明专利]一种基于FFT和编码的BOTDR传感方法和系统

权利要求书

1.一种基于FFT和编码的BOTDR传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向光纤中注入N组光编码脉冲序列，每组光编码脉冲序列采集n次，得到N组n条后向散射的BOTDR时域信号；

(2)在步骤(1)得到的每条后向散射的BOTDR时域信号中均取长度为T的信号进行快速傅里叶变换，分别得到各条信号对应的光纤初始位置的频域信号，并以ΔT为步进，以T为取样长度依次对光纤沿线各个位置的时域信号进行快速傅里叶变换，得到N组n条BOTDR频域信号；

(3)分别将步骤(2)得到的相同编码脉冲序列对应的n条BOTDR频域信号作累加平均，得到N组平均后的BOTDR频域信号；

(4)将步骤(3)得到的平均后的BOTDR频域信号按照对应的光编码脉冲序列进入光纤的顺序排列，并按位置信息对齐，根据N组编码对应的解码规则，对每个频率点沿光纤长度的N组BOTDR频域信号进行解码，得到沿光纤分布的具有高信噪比的单脉冲响应BOTDR频域信号；

(5)对步骤(4)得到的沿光纤分布的单脉冲响应BOTDR频域信号在每个距离点上求解中心频率，得到光纤沿线的布里渊频移，进而得到光纤沿线的温度信息或者应变信息。

2.基于权利要求1所述BOTDR传感方法的传感系统，其特征在于：包括脉冲信号发生器、微波源、激光器、第一耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一电光调制器、第二电光调制器、第一掺铒光纤放大器、第二掺铒光纤放大器、扰偏器、环形器、第二耦合器、光电探测器、示波器和PC机；激光器的输出端连接第一耦合器的输入端，第一耦合器的第一输出端连接第一偏振控制器的输入端，第一偏振器的输出端连接第一电光调制器的输入端，脉冲信号发生器的输出端连接第一电光调制器的输入端，第一电光调制器的输出端连接扰偏器的输入端，扰偏器的输出端连接第一掺饵光纤放大器的输入端，第一掺饵光纤放大器的输出端连接环形器的输入端，环形器的输出端连接待测光纤，环形器的返回端连接第二耦合器的第一输入端，第一耦合器的第二输出端连接第二偏振控制器的输入端，第二偏振控制器的输出端连接第二电光调制器的输入端，微波源的输出端连接第二电光调制器的输入端，第二电光调制器的输出端连接第二掺饵光纤放大器的输入端，第二掺饵光纤放大器的输出端连接第二耦合器的第二输入端，第二耦合器的输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接示波器的输入端，示波器的输出端接入PC机，脉冲信号发生器向第一电光调制器输入编码脉冲；激光器发出激光，经第一耦合器分为两路光信号，其中一路光信号经第一偏振控制器的偏振处理后输入第一电光调制器，第一电光调制器根据脉冲信号发生器输入的编码脉冲生成编码脉冲光，该编码脉冲光依次经过扰偏器、第一掺铒光纤放大器、环形器输入光纤，环形器返回背向布里渊散射信号至第二耦合器，第一耦合器输出的另一路光信号经第二偏振控制器的偏振处理后输入第二电光调制器，第二电光调制器产生移频信号，经第二掺铒光纤放大器输入第二耦合器，背向布里渊散射信号与移频信号耦合相干后，被光电探测器接收并传送给示波器，得到后向散射的BOTDR时域信号，PC机根据BOTDR时域信号进行数据处理，得到光纤沿线信息。

3.根据权利要求2所述传感系统，其特征在于：当激光器为保偏输出、第一耦合器为保偏耦合器、第一电光调制器为保偏输入且第二电光调制器为保偏输入时，省略第一偏振控制器和第二偏振控制器，第一耦合器的输出端直接连接第一电光调制器的输入端和第二电光调制器的输入端。