分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法
2023-08-05 21:27:16
分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法
【專利摘要】本發明公布了一種分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法，所述傳感器的振動的信號包括振源信號和振源附近信號，將上述接收信號進行信息處理得到兩接收信號的互相關函數；對互相關函數進行傅立葉變換，得到頻譜函數。由得到的頻譜函數曲線與該位置無振源時原始頻譜函數曲線比較，從而判斷出振源位置。本發明採用互相關特性分析信號的相關性，獲得互相關函數的頻譜曲線，從而得到振源位置。本發明屬於分布式光纖傳感測量領域。
【專利說明】分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法，屬於光纖傳感測量【技術領域】。
【背景技術】
[0002]20世紀70年代中期，隨著光導纖維和光纖通信技術的發展，光纖傳感器開始迅速發展。光纖傳感器以光波為載體，光纖為媒介，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術，通過被測物理量(如應力、溫度、壓力、電場、磁場等)對光纖內的傳輸光進行調製，使傳輸光的強度、相位、頻率或偏振態等特性發生變化，在接收端通過對被調製光信號進行檢測，得出被測物理量的一種新型傳感器。與傳統傳感器相比，光纖傳感器具有其獨特的優點，如非接觸式測量、靈敏度高、響應速度快、抗電磁幹擾、超高壓絕緣、耐高溫腐蝕、防燃防爆、可靈活撓曲、測量對象廣泛等。因而在許多大型工程方面具有迫切的應用需求，如鐵路運行、水利與水電工程、橋梁隧道、大型展覽館與會場、輸油氣管道、大型艦船、環境與公路工程等的安全和健康監測等，在實時監控方面，基於光纖傳感的大範圍長距離監控系統，可用於大型工程現場以及重大政治、經濟、軍事基地的周界安防，通過實時監控重點區域，在突發事件發生時能夠準確及時的得到通知並確認事件發生位置，以將損失降到最低限度。因此研究分布式光纖傳感定位系統是一個非常有應用前景和實際意義的課題。
[0003]近年來，幹涉型分布式光纖傳感系統的研究在管道檢測、安防檢測等方面得到了廣泛關注。由於基於相位調製原理，幹涉信號中攜帶有信號信息及信號的作用位置信息，為了從中分離出信號的位置信息，提出了多種採用複合幹涉結構實現定位的幹涉型分布式光纖傳感系統。採用複合幹涉結構實現定位的方法，利用時域相位比值的方法定位，通過在時域上對兩路幹涉解調相位進行相除實現定位的。然而這種方法對解調信號的要求很高，傳感光纖線路上疊加的幹擾將對其產生很大的影響，因而定位精度較低。
[0004]總之，現在分布式光纖傳感系統從本質上說屬於相位調製型光纖傳感器，作用於光纖上的外界擾動信號，根據光彈效應，引起光纖中傳輸光的相位變化，通過幹涉方法(寬譜光源幹涉)，獲得包含外界擾動信息的兩路幹涉光幹涉信號。對幹涉信號進行光電轉換、放大、Α/D轉換等處理，得到包含外界擾動信息的數位訊號。為了獲得擾動特徵，需要採用信號處理的方法，利用相位還原技術，從所獲得數位訊號中解調出相位變化信號。但實際上，由於噪聲的幹擾很難完全還原原有的振動相位。因此，互相關技術正是研究信號相關性的一種常見技術，它藉助互相關函數來分析兩路信號的相關性，從而獲得互相關函數的曲線，知道不同的距離曲線的變化，而找到振源的變化。
【發明內容】
[0005]發明目的:本發明的目的是為了消弱噪聲對振源的影響，提供一種分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法，其利用多個信號的互相關函數的曲線來判斷振源的位置；這樣信號中噪聲和其它外界環境都不需要考慮。[0006]技術方案:本發明針對現有技術存在由於噪聲及其它環境因素的幹擾，相位還原很難還原原有的振動信號，從而給信號處理帶來很多麻煩。互相關技術正是研究信號相關性的一種常見技術，它藉助互相關函數來分析兩路信號的相關性，從而獲得兩信號之間的互相關曲線。在信號頻譜特性不夠理想，或者信噪比S/N較低的情況下，振源的峰值會受到噪聲的影響，對精度和檢測定位的準確性產生影響。
[0007]本發明分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法，採用如下技術方案:
[0008]通過採集卡採集兩組同一振動類型的振動樣本數據，用濾波方法得到兩組有效振動信號，一個為振源信號，另一個為振源附近信號，該兩接收信號的數學公式為:
【權利要求】
1.一種分布式光纖振動傳感器振源位置定位方法，其特徵在於該方法包括: 通過採集卡採集兩組同一振動類型的振動樣本數據，用濾波方法得到兩組有效振動信號，一個為振源信號，另一個為振源附近信號，該兩接收信號的數學公式為:x0 (t) = s0(t)+n0(t)
X1 (t) = δ S1 (t- Δ T) +Ii1 (t- Δ Τ) 其中，S為任意常數，X0(t)表示振源信號，X1 (t)表示振源附近的信號，S(l(t)、Sl(t-AT)為振動有效信號；nQ(t)、ni(t-AT)為均值為O的加性噪聲；AT為兩個信號的時間差；若nQ (t), Ii1 (t_ Δ Τ)為實平穩隨機過程，號sQ (t), S1 (t- Δ T)與噪聲nQ(t),Ii1 (t- Δ T)不相關，所述兩接收彳目號的互相關函數為:
【文檔編號】G01H9/00GK103743461SQ201310722087
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】盧榮華, 徐寧 申請人:南京郵電大學