[发明专利]具有衰落噪声识别消除的相位解调方法及装置

说明书

本发明公开了一种具有衰落噪声识别消除的相位解调方法及装置，其中相位解调方法包括：通过传感光纤产生后向瑞利散射光信号与本振光信号汇合并发生相干干涉，产生拍频信号；获取拍频信号中的光电流信号；将光电流信号处理为正交的两路信号；将上步得到的两路信号分别分为成两路，一路倍频信号，一路零频信号；根据四路信号解调出待测信息。零频信号和倍频信号可以对比判断出衰落点并消除，通过双频同步相位解调还可有效增加信号样本数量，有效克服累加平均降噪及测量频率之间固有矛盾，最终实现通过算法对相位敏感型光时域反射仪系统后向散射信号的相位实时解析，并有效获取光纤受到的外界振动等信息。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体是一种信号的相位解调方法。

背景技术

分布式光纤传感技术由于体积小、结构简单、灵敏度高、耐腐蚀耐高温、抗电磁干扰等优点，已成为目前光纤传感应用领域国内外的研究热点。其中，相位敏感光时域反射计即-OTDR系统，作为一种新型分布式光纤振动及声传感技术，凭借结构简单、灵敏度高、实时性好、动态范围广、响应速度快等特点，在长距离周界安防、油气管线安全状况监测、大型结构健康监测等领域发挥出十分重要的作用。

-OTDR系统利用背向瑞利散射光相位的变化来实现扰动信号的传感，通过分析光纤中背向散射光信号的强度和相位沿时间轴的分布曲线来实现传感光纤沿线的应变、振动等扰动信号的分布式监测，通过对相位信号分析可获得外界振动信号频率、强度等信息。然而，由于现有-OTDR系统基本采用窄线宽的激光光源，产生干涉衰落及偏振衰落，在衰落处信号幅度接近于零，基本淹没在噪声中，导致相位解调会产生较大的噪声与误差，直接影响-OTDR系统工作的可靠性及其对振动识别的准确性。由于衰落发生位置的随机性导致对衰落噪声难以直接识别，而目前常用的相位解调方法主要是基于相位生成载波、基于3×3耦合器构造的相位解调、正交解调等在内的硬件相位解调方案，均难以直接实现对衰落噪声的识别和消除，且其技术方案较为复杂，系统价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种零频正交与倍频相干结合的相位解调方法及装置。用于相位敏感型光时域反射仪系统相干光电信号相位解调分析和以及对衰落跳点噪声识别，能够实现对相位敏感型光时域反射仪系统相位数字化解调并可有效识别消除相干衰落噪声，从而实现分布式光纤振动传感信号实时低噪声解析，并有效获取光纤受到的外界振动等信息。其优点是能通过零频和倍频得到两组相位数据，从而不仅可以对比判断出衰落点并消除，还可有效增加信号样本数量，有效克服累加平均降噪及测量频率之间固有矛盾。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种具有衰落噪声识别消除的相位解调方法，，包括：

步骤1、通过传感光纤产生后向瑞利散射光信号与本振光信号汇合并发生相干干涉，产生拍频信号；

步骤2、获取拍频信号中的光电流信号；

步骤3、将光电流信号处理为正交的两路信号；

步骤4、将步骤3中得到的两路信号分别分为成两路，一路倍频信号，一路零频信号：

步骤5、根据四路信号解调出待测信息。