[发明专利]一种光频域反射中提升分布式光纤传感分辨率方法

说明书

本发明公开了一种光频域反射中提升分布式光纤传感分辨率方法，所述光纤传感分辨率方法包括以下步骤：在光频域反射中，单模光纤瑞利散射光谱移动进行分布式应变或温度测量，利用补零扩充本地距离域数据段长度；对扩充后本地距离域进行快速傅里叶逆变换得到本地光频域数据，补零使得本地光频域数据得到了频谱细化；两组本地光频域数据段进行互相关运算后，互相关的光频分辨率提高，进而使应变或温度传感分辨率提高。本发明实现了在同样空间分辨率的条件下，无须牺牲空间分辨率，即可测量更小应变或温度值的效果。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感仪器技术领域，尤其涉及一种光频域反射中提升分布式光纤传感分辨率方法。

背景技术

高精度、高空间分辨率的分布式传感广泛应用于民生、国防安全等多个领域中，如飞行器、航天器、船舶、国防装备、工业设备、桥梁涵洞等重点部位的结构健康监控，利用光频域反射中单模光纤瑞利散射光谱移动可实现高精度高空间分辨率的分布式应变传感。

该方法采用普通单模通讯光纤为传感光纤，通过对距离域信号取窗，整合空间分辨率，再经过对窗内信息比对，计算应变信息。但该方法采用普通取窗计算得方法，应变传感灵敏度不高，需要牺牲空间分辨率来提高可测量的更小应变或温度值的效果。

发明内容

本发明提供了一种光频域反射中提升分布式光纤传感分辨率方法，本发明实现了在同样空间分辨率的条件下，即可测量更小应变或温度值的效果，详见下文描述：

一种光频域反射中提升分布式光纤传感分辨率方法，所述光纤传感分辨率方法包括以下步骤：

在光频域反射中，单模光纤瑞利散射光谱移动进行分布式应变或温度测量，利用补零扩充本地距离域数据段长度；

对扩充后本地距离域进行快速傅里叶逆变换得到本地光频域数据，补零使得本地光频域数据得到了频谱细化；

两组本地光频域数据段进行互相关运算后，互相关的光频分辨率提高，进而使应变或温度传感分辨率提高。

其中，所述在光频域反射中，单模光纤瑞利散射光谱移动进行分布式应变或温度测量的步骤具体为：

利用光频域反射系统采集两组在传感光纤中经背向瑞利散射形成拍频干涉信号，一组为未施加应变或温度信号，另一组为施加应变或温度信号，并对两组拍频干涉信号分别进行快速傅里叶变换，将光频域信息转换到对应光纤中各个位置的距离域信息。

其中，所述利用补零扩充本地距离域数据段长度的步骤具体为：

对每个本地距离域数据段实施末尾补零操作，通过补零将本地距离域数据段长度扩充为现有移动窗长度的十倍。

其中，所述本地距离域数据段具体为：

通过一定长度的移动窗将选取两组距离域信息的各个位置，形成对应各个位置的本地距离域数据段，每个本地距离域数据段包含若干个数据点。

其中，所述光纤传感分辨率方法还包括：

通过标定可以得到互相关峰频移量与施加应变或温度定量对应关系，进而实现分布式光纤应变或温度传感。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明采用在光频域反射中单模光纤瑞利散射光谱移动进行分布式应变或温度测量，利用补零扩充本地距离域数据段长度，对其进行快速傅里叶逆变换得到本地光频域数据。上述补零使得本地光频域数据得到了频谱细化，在进行两组本地光频域数据段互相关运算后，互相关的光频分辨率提高，进而使应变或温度传感分辨率提高。本发明实现了在同样空间分辨率的条件下，无须牺牲空间分辨率，即可测量更小应变或温度值的效果。

附图说明

图1是一种光频域反射中提升分布式光纤传感分辨率方法的流程图；