[发明专利]一种解决交叉敏感的方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明提供一种解决交叉敏感的方法、装置、设备及存储介质，涉及分布式光纤传感领域。该解决交叉敏感的方法，搭建系统装置，打开各项器件，保证装置正常运行；记录不同温度下的散射光频谱；解调出温度系数；记录不同应力下的散射光频谱；解调出应力系数；保证装置正常运行，记录待测光纤散射光频谱；温度和应变信息解调过程；系统精度的计算；该方法不仅能做到节约成本，还极大的提高了测量的速度来防止信息丢失，同时本发明提高了布里渊光时域反射仪系统温度和应力监测的精度，解决了温度和应变交叉敏感问题。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，具体为一种解决交叉敏感的方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

上世纪70年代初分布式光纤传感(DOFS)技术开始迅速发展，与传统点式传感技术相比，分布式光纤传感技术通过监测光纤沿线非线性散射光中携带的温度或应力信息来实现沿光纤长度每个位置的同时测量。由于光纤热容低、质量轻、占地面积小、电磁抗性好、可铺设距离长，光纤传感引起了研究人员的广泛关注。分布式光纤传感监测的信息来自光散射，其中主要包括瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射。布里渊散射是光纤中唯一对温度和应力信息都显著敏感的光散射过程，在上世纪80年代末布里渊散射开始广泛应用到光纤传感中。布里渊散射是一种非线性效应，散射光频率相比入射光会有11G左右的频移，且布里渊频移大小会随温度或应变的改变而改变，所以可以通过检测沿光纤长度位置的布里渊频移来检测外界环境因素的改变。基于该原理的布里渊光学时域反射仪(BOTDR)广泛应用于工业领域的结构健康和安全监测中，特别是在土木工程、通信、电力传输、石油化工等领域的应用。

在特定的应用场景中，会需要同时检测温度和应力变化，而只通过检测布里渊频移的方法无法分辨两者，这种情况叫做温度和应力的交叉敏感问题。交叉敏感问题是工程应用中的重大挑战，影响传感系统测量信息的精度和时间。为了解决这个问题，研究人员提出了多种解决方案，同时测量布里渊散射光强度和频移、拉曼散射光强和布里渊散射光强、特殊光纤产生的双布里渊散射峰、布里渊频移和线宽等不同参数的不同组合来解调出温度和应力信息。然而，这些测量方法通常需要扫描整个布里渊散射谱来完成一个完整的分布式测量，所以采用这些方法需要大量的时间。工程应用中通常使用固定温度和应力其中之一的方法，比如将光纤隔离在松套管中，只会导致温度变化。但是这种方法需要铺设两条光纤的施工条件还提高了大量成本，在现阶段的工地环境使用中我们急需优化解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种解决交叉敏感的方法、装置、设备及存储介质，不仅能做到节约成本，还极大的提高了测量的速度来防止信息丢失，同时本发明提高了布里渊光时域反射仪系统温度和应力监测的精度，解决了温度和应变交叉敏感问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一方面，提供一种解决交叉敏感的方法，包括：

搭建系统装置，打开各项器件，保证装置正常运行；

记录不同温度下的散射光频谱；

解调出温度系数；

记录不同应力下的散射光频谱；

解调出应力系数；

保证装置正常运行，记录待测光纤散射光频谱；

温度和应变信息解调过程；

系统精度的计算。

优选的，所述记录不同温度下的散射光频谱具体包括：

保持光纤前端50米段的测试光纤松散状态并且处于室温(20℃)下，将其分为5段，利用水浴锅使各段光纤温度变为20℃到60℃，每段温度依次增加10℃，采用短时傅里叶变化读取布里渊拍频谱峰值功率变化和布里渊频移大小变化轨迹。