[发明专利]一种基于过零点分析的分布式光纤传感定位方法

摘要

本发明公开了一种基于过零点分析的分布式光纤传感定位方法，通过一种改进的过零点分析方法得到扰动帧信号的频率分布，与过零率分析不同，本发明定位方法并不直接计算平均过零数，而是首先找出信号中的过零点位置，通过比较相邻过零点之间的信号点数来估计该段信号的频率，相邻过零点之间的信号点数越小，就说明该段信号的频率越大。将频率最大点附近的点作为有效信号段进行互相关时延估计，该段信号不仅包含了信号的高频信息，并且也具有宽频率带宽特性，因此定位误差较小。同时，由于基于过零点分析的信号处理方法只有加减等简单的计算，计算复杂度低，并且应用互相关时延估计的信号只是一帧信号中的一小部分有效段，信号处理速度得到显著提高。

主权项

一种基于过零点分析的分布式光纤传感定位方法，其特征在于：将基于双马赫‑曾德干涉仪原理的分布式扰动传感器的两光电探测器采集到的两路信号分别进行模数转换得到数字量信号，将数字量信号分帧，并设每帧信号的时长为0.3秒，当某一帧信号被判定为扰动帧时，随机选取该帧的一路信号，并对该路信号进行如下处理：步骤1、设定一个幅值阈值δ，将所选取的信号的第一个信号点幅值x(1)与第二个信号点的幅值x(2)比较，若两者符号相反、且两者之间的幅值差大于幅值阈值δ时，则该点被判定为过零点，该点的幅值x(1)不变，否则该点不为过零点，该点的幅值被置为0，即x(1)＝0；步骤2、按照下式依次对一帧点数为N的信号进行处理，x(m)＝φ{x(m)*x(m+1)<0&|x(m+1)‑x(m)|>δ}式中：x(m)为所选取的信号中第m点的幅值，δ是幅值阈值，φ函数表示当第m点与第m+1点的符号不同，并且第m点与第m+1点的幅值差大于δ时，第m点的幅值不变，否则x(m)＝0，m的取值范围为[1,N‑1]；步骤3、计算过零点之间的幅值为0的点数，找出过零点之间的幅值为0的点数最小的位置，该点即为信号频率最大的位置，该点附近的信号即为有效信号，该点即为提取点；在找到频率最大点的提取位置之后，以该点为中心，提取出0.02s的原始数据进行互相关运算进行时延估计，根据时延和位置的关系公式得到扰动发生位置。