[发明专利]一种基于亚奈奎斯特采样的Φ-OTDR系统中多频带信号检测方法

权利要求书

1.一种基于亚奈奎斯特采样的φ-OTDR系统中多频带信号检测方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1.设计非均匀亚奈奎斯特采样序列；

S11.确定一个奈奎斯特采样频率f_N；

S12.将采样点以L个为一组均匀分割，从{1，2.......L}中选取C＝{C₁,C₂,...C_i...C_p}作为采样模式，这里pL,并保证C_i＝C₁+(i-1)d，L和d互质，即d为C_i等差数列间隔，从而可以确定采样序列；

S2.确定振动信号位置；

S3.得到采样数据和原始频谱x(f)关系，确定采样数据的频谱y(f)和频谱关系系数矩阵A；

S4.计算振动信号x(t)的多样性S，将频谱方程转换为y_S(f)＝A_S(f)x^S(f)；其中y_S(f)为根据多样性S转换后的采样数据频谱，A_S(f)为根据多样性S转换后的频谱多样性矩阵，x^S(f)为根据多样性S转换后的原始频谱；

S5.求解方程y_S(f)＝A_S(f)x^S(f),得到信号频谱，再得到信号时域谱。

2.根据权利要求1所述的一种基于亚奈奎斯特采样的φ-OTDR系统中多频带信号检测方法，其特征在于，所述步骤S2，确定振动信号位置，具体包括步骤如下：

S21.将光纤缠在压电陶瓷上，通过数字信号发生器，给压电陶瓷振动信号，作为振动源，用φ-OTDR系统进行实验；

S22.按照步骤S1设计的采样序列进行采样，得到采样数据共M组,其中M包含N₀个L；

S23.将M组采样数据做减法，其中有变化的位置就是振动位置，将振动位置数据提取出来,是M*1维向量。

3.根据权利要求2所述的一种基于亚奈奎斯特采样的φ-OTDR系统中多频带信号检测方法，其特征在于，所述步骤S3，得到采样数据和原始频谱关系，确定采样数据的频谱y(f)和频谱关系系数矩阵A，包括步骤如下：

S31.将步骤S2得到的数据拆分后得到的亚奈奎斯特序列频谱集y_Ci(k),然后做分数阶延时处理，得到补0采样序列频谱y_i[n]，

y_i[n]＝y_Ci(k)

y_i[n]＝0k＞N₀,i＞p；

S32.将补0采样序列频谱y_i[n]，1≤i≤p的离散时间傅立叶变换得到中间运算量Y_i[exp(j2πfT_N)]和原始频谱x(f)关系为,

j为虚部，

1≤i≤p，f∈[0,1/LT_N)，

其中，a为累计求和的计量初始点，f为频率，T_N表示奈奎斯特采样的时间间隔，由此便得到了单个亚奈奎斯特序列与原始信号频谱的关系；

S33.得到的频谱关系式用矩阵形式表示为y(f)＝Ax(f),其中A是p*L阶矩阵，过渡量y(f)是长度为p的向量,是p*1阶向量，x(f)是L*1阶向量。