[发明专利]一种确定声波信号的方法及系统

说明书

本发明公开了一种确定声波信号的方法及系统，包括：提供n路相同的宽谱光信号，将n路相同的宽谱光信号分别输入到n个光纤声波传感器，所述n个光纤声波传感器具有不同的空间频率；n个光纤声波传感器分别对n路宽谱光信号进行反射，得到n路反射光信号；通过波长扫描的方式接收所述n路反射光信号，得到复合光谱，其中，所述复合光谱由所述n路反射光信号组合得到；对所述复合光谱进行快速傅里叶变换，得到空间频谱图；根据n个空间频率信息和n对双边带信号信息确定n个声波信号的信息。本发明可实现光纤声波传感单元复用时的信号识别，在传感单元组网、声源定位等领域有着潜在应用价值。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体的，涉及一种确定声波信号的方法及系统。

背景技术

近年来，由于在重大自然灾害预警、结构健康监测、管道泄漏监测、水声通信等领域的应用需求，光纤声波传感器由于其具有的体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、易组网复用等优点而成为研究热点。其中基于光纤干涉仪的相位调制型传感器由于其具有较高的灵敏度、分辨率、信噪比，从而在水声探测等领域具有广泛应用。

目前针对相位调制型光纤声波传感器的解调技术中，较为成熟的技术包括斜边滤波强度解调、相位生成载波解调技术(Phase Generated Carrier，PGC)、正交双波长相位解调、3×3耦合器相位解调、白光干涉解调等技术。从本质上来说，现有的技术都是基于对传感器光谱以帧的形式进行离散采样，结合相关算法，对声信号波形进行复现。例如，斜边滤波技术、PGC相位解调技术采用单色光源对干涉光谱进行单点采样，利用光谱中一个数据点来反映干涉光谱信息；正交双波长相位解调技术与3×3耦合器相位解调技术则分别选取光谱中的两个与三个点来反映干涉光谱的信息；白光干涉解调技术则选取特定波长范围内的所有数据点来反映光谱信息。

由于斜边滤波强度解调、PGC相位解调、正交双波长相位解调、3×3耦合器相位解调等技术在每帧光谱内的采样点数很少，因此具有算法简单的优点，但每帧光谱内采集的数据过少使得算法无法从数据中得到传感器本身的信息(空间频率、相位等)，因此只能适用于单点式传感器；相比之下白光干涉解调技术由于在每帧光谱内都采样了足量的数据进行分析，因此可通过相关算法同时得到传感器接收到的声波信息与传感器本身的信息，因此可用于传感器的组网复用，但大量的采样数据使得白光干涉解调算法通常较为复杂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有声波传感器解调技术在每帧光谱内采集的数据过少使得只能适用于单点式传感器，及用于传感器的组网复用解调声波时解调算法较为复杂的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种确定声波信号的方法，包括：

提供n路相同的宽谱光信号，n为大于或等于1的整数；

将n路相同的宽谱光信号分别输入到n个光纤声波传感器，所述n个光纤声波传感器具有不同的空间频率；

n个光纤声波传感器分别对n路宽谱光信号进行反射，得到n路反射光信号，每路光纤声波传感器对应的反射光信号携带该路光纤声波传感器的空间频率信息；当n个光纤声波传感器中有光纤声波传感器受到外部声波信号作用时，该路光纤声波传感器对应的反射光信号还携带作用在该路光纤声波传感器的声波信号的信息；

通过波长扫描的方式接收所述n路反射光信号，得到复合光谱，其中，所述复合光谱由所述n路反射光信号组合得到；

对所述复合光谱进行快速傅里叶变换，得到空间频谱图，所述空间频谱图携带n个光纤声波传感器对应的n个空间频率信息和作用于n个光纤声波传感器的n个声波信号对应的n对双边带信号信息；

根据所述n个空间频率信息和n对双边带信号信息确定n个声波信号的信息；其中，对于每个光纤声波传感器，其对应的双边带信号的中心空间频率正比于声波信号的频率，其对应的双边带信号的空间频率间隔正比于光纤声波传感器的空间频率。