【发明公布】具有高检测范围的分布式光纤传感相位提取方法及装置_南通大学_202210462207.5 

申请/专利权人:南通大学

申请日:2022-04-28

公开(公告)日:2022-08-12

公开(公告)号:CN114894323A

主分类号:G01J9/02

分类号:G01J9/02

优先权:

专利状态码:在审-公开

法律状态:2022.08.12#公开

摘要:本发明公开一种具有高检测范围的分布式光纤传感相位提取方法及装置,包括第一激光器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环形器、第二激光器、第三激光器、第一波分复用器、相位调制器、2×2耦合器、第一光分插复用器、传感光纤、第二光分插复用器、法拉第旋光镜、参考光纤、第二波分复用器、光电转换器、数据发送采集模块和数据处理模块。本发明构建组合结构,通过提取处理Φ‑OTDR信号获取入侵信号位置信息;提取并解调双波长干涉信号得到合成包裹相位,对合成包裹相位采用基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的解包裹算法实现解包裹,后恢复信号真实相位。本发明可有效克服Φ‑OTDR采样率不足的问题,利用双波长和UKF突破相位解包算法的限制,提高系统的检测范围。

主权项:1.一种具有高检测范围的分布式光纤传感相位提取装置,其特征在于,包括第一激光器1、声光调制器2、掺铒光纤放大器3、环形器4、第二激光器5、第三激光器6、第一波分复用器7、相位调制器8、2×2耦合器9、第一光分插复用器10、传感光纤11、第二光分插复用器12、法拉第旋光镜13、参考光纤14、第二波分复用器15、光电转换器16、数据发送采集模块17和数据处理模块18;所述第一激光器1、声光调制器2、掺铒光纤放大器3、环形器4和第一光分插复用器10的端口101通过光纤依次连接;所述第二激光器5、第三激光器6分别与第一波分复用器7通过光纤连接;所述第一波分复用器7、相位调制器8和2×2耦合器9的端口一91通过光纤依次连接;所述2×2耦合器9的端口二92与第一光分插复用器10的端口三103通过光纤连接;所述第一光分插复用器10的端口四102、传感光纤11与第二光分插复用器12的端口五121通过光纤依次连接;所述第二光分插复用器12的端口六123与法拉第旋光镜13通过光纤连接;所述2×2耦合器9的端口七93、参考光纤14与法拉第旋光镜13通过光纤依次连接;所述2×2耦合器9的端口八94通过光纤与第二波分复用器15连接;所述环形器4的端口九41、第二波分复用器15分别与光电转换器16通过光纤连接;所述数据发送采集模块17分别与光电转换器16和数据处理模块18连接;所述光电转换器16用于将光信号转换为电信号;所述数据发送采集模块17用于采集电信号,提取Φ-OTDR和两组三步移相干涉光强信号,并将其传至数据处理模块18;所述数据处理模块18用于实现Φ-OTDR信号的差值分析,并通过将扰动前后的曲线相减确定入侵位置信息;同时根据两组三步移相干涉光强信号实现两组包裹相位的计算,采用UKF实现相位解包裹,并通过进一步处理得到单波长对应的真实相位。

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