[发明专利]一种分布式光纤传感系统光源参数自适应的方法和装置

说明书

本发明公开了一种分布式光纤传感系统光源参数自适应的方法和装置，该方法包括：步骤S1，对传感光纤进行端点检测，确定传感光纤长度L，并根据传感光纤长度L，调节光脉冲重复频率；步骤S2，计算传感光纤尾端部分点散射信号S(L‑m)～S(L‑n)在t次测量周期内的标准差，并筛选得到标准差最大值σ_max；步骤S3，将σ_max与设定预设值σ₀进行比较；步骤S4，若σ_max＞σ₀，则增加光源输出功率，重复步骤S2～S3，直至σ_max≤σ₀。本发明可实时监测传感光纤尾端信号的标准差。通过微控制器实时修改脉冲激光的重复频率，使得系统响应时间最优。将实测标准差与预设标准差进行对比，当发现实测标准差小于预设值时，通过微控制器增加光源输出功率，提高信噪比，消除光纤损耗增加对系统造成的性能退化。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种分布式光纤传感系统光源参数自适应的方法和装置。

背景技术

光纤传感技术由于其传感介质无源、耐腐蚀、抗电磁干扰、使用寿命长等优点，逐渐成为传感领域最具代表性的新兴技术之一。其中，分布式光纤传感技术，利用了光时域反射技术，可对光纤中任意一点的后向散射信号进行定位，因此，具备测量光纤沿线物理量分布的功能。通过一根光纤即可实现对几千米甚至几十千米范围的相关物理量监测。光纤中的后向散射信号，根据其波长不同，可分为瑞利散射光、拉曼散射光、布里渊散射光。瑞利散射光通常用来进行光纤损耗测量，拉曼散射光对温度敏感，一般用作分布式温度测量，布里渊散射光对温度和应变均敏感，通常可用作分布式温度或应变测量。

此类技术通过一束探测光脉冲注入传感光纤，利用光无源器件，从后向散射光信号中分离出所需波长的光信号，根据探测光脉冲入射与接收到后向散射光信号的时间差，结合光速进行定位。为保证每次测量的信号完整性，在完成一次测量的时间中，光纤内只允许1个探测光脉冲存在，因此探测光脉冲的重复频率受光纤长度的约束。由于散射光信号极其微弱，单次测量结果无法满足要求，常通过累加平均的方法进行处理。若探测光脉冲的重复频率过慢，会导致单次测量时间增加，经过累加平均后，响应时间将明显增加，不利于火灾探测等对响应时间要求较高的应用。同时，针对不同应用，常采用不同长度及类型的光纤，分布式光纤传感系统相关参数需要人为的调试修改，步骤繁琐，且随着运行时间的增加，当出现光纤断裂，或者光纤损耗变化情况，又需要重新调试修改，后期维护工作较大。此外，光纤中的损耗在长期收到外界环境影响下，易发生改变。例如，井下光缆长期运行后，受氢离子腐蚀，损耗增加，若不能适时调整入射探测光脉冲功率，系统性能将大幅下降。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种分布式光纤传感系统光源参数自适应的方法和装置，可实时监测传感光纤尾端信号的标准差。通过微控制器实时修改脉冲激光的重复频率，使得系统响应时间最优。将实测标准差与预设标准差进行对比，当发现实测标准差小于预设值时，通过微控制器增加光源输出功率，提高信噪比，消除光纤损耗增加对系统造成的性能退化。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种分布式光纤传感系统光源参数自适应的方法，包括：

步骤S1，对传感光纤进行端点检测，确定传感光纤长度L，并根据传感光纤长度L，调节光脉冲重复频率f；

步骤S2，计算传感光纤尾端部分点散射信号S(L-m)～S(L-n)在t次测量周期内的标准差，并筛选得到t次测量周期内的标准差最大值σ_max；其中，S(L-m)表示(L-m)处的散射信号，S(L-n)表示(L-n)处的散射信号，[L-m，L-n]表示窗口的区间，m＞n；

步骤S3，将筛选得到的t次测量周期内的标准差最大值σ_max与设定预设值σ₀进行比较；