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【发明授权】基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法_天津大学_201910697503.1 

申请/专利权人:天津大学

申请日:2019-07-30

公开(公告)日:2021-04-27

公开(公告)号:CN110579177B

主分类号:G01B11/16(20060101)

分类号:G01B11/16(20060101);G01L1/24(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.27#授权;2020.01.10#实质审查的生效;2019.12.17#公开

摘要:本发明涉及一种基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法,包括以下步骤:利用OFDR系统测量两次,一次为参考数据和一次为测量数据,其中参考数据为未发生应变变化,测量数据为发生应变变化;对两组数据分别进行快速傅里叶变换,即将光频域信息转换到对应传感光纤中各个位置的距离域信息;两组数据各个位置对应相减后得到相对相位;进行第一次分段处理;将经过处理后的数据进行相位解缠绕,得到相位数据,根据数据的噪声水平,设定阈值三和第二次分段的分段数据长度,将相位数据进行第二次分段处理;进行一定数据长度的第三次分段,数据段长度即为传感空间分辨率。

主权项:1.一种基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法,包括以下步骤:第一步,利用光频域反射系统测量两次,一次为参考数据和一次为测量数据,其中参考数据为未发生应变变化,测量数据为发生应变变化;第二步,对参考数据和测量数据两组数据分别进行快速傅里叶变换,即将光频域信息转换到对应传感光纤中各个位置的距离域信息;第三步,对第二步所获得的两组数据,沿光纤测试距离对应各个位置的复信号,取其中相位项,得到沿光纤距离分布的相位信号,两组数据各个位置对应相减后得到相对相位φ: 其中,f0是初始光频,L为从光纤起点到当前位置的距离,n1为得到参考数据时未发生应变光纤的折射率,n2为得到测量数据时发生应变光纤的折射率,c为光速,为相位噪声;相对相位φ的斜率与光纤应变所导致的折射率、长度变化相关;第四步,根据采集数据的噪声水平设定分段数据长度、阈值一和阈值二,进行第一次分段处理:将在公式1计算的整个距离域相位利用滑动窗按照一定数据长度分段,即整个距离域数据分成多个数据段;计算每个数据段的方差,找到其中方差大于阈值一的数据段位置,根据下列判断条件,判断是否将其进行替换或插值:加入判断与本段位置前后相邻两段的平均值的差值是否大于阈值二的条件,在满足方差大于阈值一的条件下,如果前后相邻两段的平均值的差值大于阈值二,则不替换也不插值,如果前后相邻两段的平均值差值小于阈值二,则替换或插值;替换或插值方法:替换为该数据段位置相邻两段中方差较小的数据段或利用相邻两段数据进行插值获取此段数据;第五步,将经过第四步处理后的数据进行相位解缠绕,得到相位数据,根据数据的噪声水平,设定阈值三和第二次分段的分段数据长度,将相位数据进行第二次分段处理:计算每个数据段的平均值,每个数据段的平均值与前一数据段平均值做差,判断这个差值否大于阈值三,则将与当前数据段后面相邻的数据段的所有数据减去这一差值,并将出现大于阈值三位置的数据段替换成前面相邻数据段;第六步,将第五步处理后的数据进行一定数据长度的第三次分段,数据段长度即为传感空间分辨率,该次分段的数据长度大于前两次分段的数据长度,第三次分段处理方法如下:1求取每一数据段的平均值,将每一数据段的平均值与前一数据段的平均值做差,得到沿光纤距离分布的相位差分数据;2对沿光纤距离分布的相位差分数据进行中值滤波;3沿光纤距离分布的相位差分数据中受到应变的位置会产生突起,且突起的大小与应变大小成正比,根据此种规律,通过线性拟合相位差分数据与应变变化值的标定系数,即可根据相位差分数据得到光纤应变的变化值。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 天津大学 基于相对相位变化的光频域反射分布式传感解调方法

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