[发明专利]一种分布式光纤声波传感系统中的相干衰落噪声抑制方法

说明书

本发明公开了一种分布式光纤声波传感系统中的相干衰落噪声抑制方法，包括：将n个背向瑞利散射信号与本地参考光相干拍频并转换成电信号；对电信号进行相位调解得到复振幅；将每个时间序的背向瑞利散射信号的复振幅以第一个时间序的背向瑞利散射信号的相位作为参考进行旋转，得到旋转后复振幅，对每个旋转后复振幅以a个第一采样间距为第一窗口进行移动求和得到求和后复振幅；根据求和后复振幅求得求和后振幅和求和后相位；将求和后相位在空间域上进行第二窗口滑动差分计算，得到差分相位曲线；根据相位解缠绕后的差分相位曲线判断振动位置；本发明的相干衰落噪声抑制方法不需要增加额外的设备即可抑制相关衰落，成本低。

技术领域

本发明涉及光纤声波传感系统技术领域，尤其是一种分布式光纤声波传感系统中的相干衰落噪声抑制方法。

背景技术

基于相位敏感光时域反射(φ-OTDR)的分布式光纤声波传感(DAS) 技术通过对光纤中背向瑞利散射光的相位信息进行解调，可以准确还原振动事件的频率、强度和位置信息，被广泛应用于入侵监测、油气管线防外破监测、结构健康检测、地震波监测等领域。φ-OTDR技术通过提取分析振动区域前后位置的瑞利散射信号相位差的变化来实现振动信号的准确测量。由于φ-OTDR使用的激光器线宽很窄，在探测脉冲光脉冲宽度内产生的背向瑞利散射信号发生干涉，使得接收到的瑞利散射信号强度在某些区域非常小，即发生相干衰落，导致相应位置的解调信号严重失真，出现误报警，影响DAS设备的正常使用。

目前，为了抑制相干衰落现象，采用多个声光调制器生成多个中频信号的方案、采用电光相位调制器生成相移双脉冲的方案被相继提出，但这些方案需要使用额外的相位调制器或者声光调制器，提高了系统成本，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供了一种分布式光纤声波传感系统中的相干衰落噪声抑制方法，包括以下步骤：

步骤一，将n个连续时间序的探测脉冲分别在传感光缆上产生的背向瑞利散信号与本地参考光进行相干拍频得到n个所述拍频信号，并将n个所述拍频信号按照所述探测脉冲的时间顺序排序；

步骤二，所述拍频信号射向探测器，并经所述探测器探测，转换成电信号，其中，所述传感光缆上依次设置有m个等间隔设置的光纤采样点；

步骤三，所述信号采集处理模块对所述电信号进行相位调解得到所述背向瑞利散射信号的复振幅其中，k为所述背向瑞利散射信号的时间序，1≤k≤n，j为所述光纤采样点对应的序号，1≤j≤m，所述背向瑞利散射信号的振幅为A(k,j)，相位为

步骤四，将每个时间序的所述背向瑞利散射信号的复振幅以第一个时间序的所述背向瑞利散射信号的相位作为参考进行旋转，得到n 个旋转后复振幅对每个所述旋转后复振幅在空间域以a个第一采样间距为第一窗口进行移动求和得到对应的求和后复振幅其中，1≤j≤m-a，所述第一采样间距为相邻两个光纤采样点的间距；

步骤五，根据所述求和后复振幅求得求和后振幅A_f(k,j)＝abs[r(k,j)]和求和后相位

步骤六，将n个所述求和后相位分别在以m个所述光纤采集点形成的空间域上进行第二窗口滑动差分计算，得到n条差分相位曲线；

步骤七，对所述差分相位曲线在n个探测脉冲的时间序形成的时域上进行相位解缠绕得到解缠绕后差分相位，根据每个所述第二窗口上所述解缠绕后差分相位在时域上离散程度对振动位置进行定位。