[发明专利]基于对往返波二次调制的扰动源定位方法

权利要求书

1.一种基于对往返波二次调制的扰动源定位方法，其特征在于包括如下步骤：

当扰动源对波进行干扰时，对往返波进行二次调制，并获取往返波两次调制的时间差与扰动源到反射面之间距离的关系；

将扰动源产生的扰动信号进行分解，计算单一频率下，两次调制叠加的扰动分量；

根据光的传播特性，存在使得两次调制叠加的扰动分量为0的陷波频率，根据陷波频率与陷波频率之间的频率间隔的关系，得到频率间隔与扰动源到反射面之间距离的关系；

获取扰动信号的频谱曲线，从频谱分析中获取陷波曲线，并对其进行低通滤波，消除曲线的高频噪声，得到一次FFT频响曲线；

对一次FFT频响曲线进行快速傅里叶变换，得到二次FFT频响曲线；

寻找二次FFT频响曲线中的峰值响应频率，根据所述峰值响应频率与陷波频率之间的频率间隔的关系，计算出频率间隔；

根据频率间隔与扰动源到反射面之间距离的关系计算扰动源到反射面之间距离。

2.如权利要求1所述的基于对往返波二次调制的扰动源定位方法，其特征在于：

所述往返波两次调制的时间差与扰动源到反射面之间距离的关系用下式表示：

其中，T为往返波两次调制的时间差，L为扰动源到反射面之间距离，n_eff为光纤的有效折射率，c是真空中的光速。

3.如权利要求1所述的基于对往返波二次调制的扰动源定位方法，其特征在于：

所述单一频率下，两次调制叠加的扰动分量采用如下公式表示：

其中，为由频率为ω的扰动分量在t时刻引起的干涉系统中的光的相移；是与扰动源和光纤特性相关的常量；τ是两束相干光的时间差。

4.如权利要求3所述的基于对往返波二次调制的扰动源定位方法，其特征在于：

当时，两次调制叠加的扰动分量为0；波陷征频率设为f_null(k)，则得到一系列的波陷频率：

扰动源到反射面之间距离可以表示为：

根据陷波频率与陷波频率之间的频率间隔f0的关系，得到频率间隔与扰动源到反射面之间距离的关系：

5.如权利要求1所述的基于对往返波二次调制的扰动源定位方法，其特征在于：

在对一次FFT频响曲线进行快速傅里叶变换之前，采用曲线拟合方法，对获取的一次FFT频响曲线进行去除向下趋势操作。

6.如权利要求5所述的基于对往返波二次调制的扰动源定位方法，其特征在于所述采用曲线拟合方法，对获取的一次FFT频响曲线进行去除向下趋势操作，包括如下步骤：

根据监测光纤的总长度，设定一常数a0作为三次样条拟合的初始拟合系数，并对一次FFT频响曲线进行三次样条拟合，得到预拟合曲线；

一次FFT频响曲线与预拟合曲线相减，得到预去除向下趋势的一次FFT频响曲线；

对预去除向下趋势的一次FFT频响曲线进行FFT处理，分析一次FFT曲线的频谱成分，得到预二次FFT频响曲线；

寻找预二次FFT频响曲线的峰值响应频率，依据峰值响应频率的大小，重新调整三次样条拟合新的拟合系数a；

设定三次样条拟合的拟合系数为a，重新对一次FFT频响曲线进行拟合，得到的曲线称为一次FFT频响曲线的拟合曲线；

一次FFT频响曲线减去一次FFT频响曲线的拟合曲线，消除掉一次FFT频响曲线的向下趋势。