[发明专利]一种基于频漂动态补偿的Φ‑OTDR增敏方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于频漂动态补偿的Φ‑OTDR增敏方法，使用内调制或者外调制的方法对Φ‑OTDR的光源输出频率进行主动的扫描，获取不同光频率点下的Φ‑OTDR曲线组；通过对各频率点下的Φ‑OTDR曲线进行互相关运算，确认光源频漂的大小与方向，并据此反馈控制光源的输出频率；数据处理过程中，选取不同曲线组间互相关值最高的Φ‑OTDR曲线作为有效数据，抛弃其它互相关值较低的曲线，以此补偿光源频漂带来的曲线畸变。本发明还公开了一种基于频漂动态补偿的Φ‑OTDR增敏装置，本发明采用对各频率点下的Φ‑OTDR曲线进行相关计算，确定频漂大小和方向，据此反馈相位调制器的驱动，对光源频漂进行补偿；本发明的方案降低了Φ‑OTDR传感系统对于光源稳定性的需求，极大提高系统捕获低频扰动的能力。

主权项

一种基于频漂动态补偿的Φ‑OTDR增敏方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用光源输出连续光，将连续光分成两路：探测光和本振光；步骤二、调制探测光，得到脉冲光后输入到传感光纤，获得背向瑞利散射光信号；步骤三、将本振光与所述背向瑞利散射光信号耦合后，经光电转换得到电信号，该电信号经处理后得到光源的初始光频率f0下的Φ‑OTDR曲线，将其作为参考曲线Wref(i‑1)，初始化迭代次数i＝1；步骤四、调谐光源的频率，对光源的频率进行线性的扫描，同时将连续光调制成Φ‑OTDR探测脉冲，获取一组光频连续变化的Φ‑OTDR探测脉冲序列；步骤五、采用步骤四中获得的探测脉冲序列分别进行Φ‑OTDR测量，得到一组Φ‑OTDR曲线Ai，并存储；其中，Ai＝[Wf‑NΔf(t),Wf‑(N‑1)Δf(t),…Wf+(N‑1)Δf(t),Wf+NΔf(t)]；其中，Wf‑NΔf(t)为由光频率为f‑NΔf探测脉冲获得的Φ‑OTDR曲线，N为脉冲的数量，t为第i次扫描的初始时间，f为第i‑1次补偿后的光源频率，Δf为探测脉冲序列的光频扫描步进；步骤六、计算Wref(i‑1)与Ai中的所有Φ‑OTDR曲线之间的互相关值，获得2N+1个互相关值并将该互相关值按顺序存入数组Ri中，其中：Ri＝[Cov[Wref(i‑1),Wf‑NΔf(t)],Cov[Wref(i‑1),Wf‑(N‑1)Δf(t)],…Cov[Wref(i‑1),Wf+NΔf(t)]]其中，Cov[·]为相关运算；搜索数组Ri中的最大值，确定其在数组中的索引值，据此计算出光源频率漂移的大小Δν和方向，并将最大值对应的Φ‑OTDR曲线作为新的参考曲线Wref(i)；步骤七、根据步骤六中求得的光源频率漂移的大小Δν和方向，调谐光源的输出光频率，补偿其频率漂移，使其重新回到光源的初始光频率f0；步骤八、令i＝i+1，跳转至步骤四。