CN103954349B - 一种分布式光纤振动传感***的侧向定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种可用于分布光纤传感***的侧向定位方法，步骤1：搜索光纤中的振动幅度最高的点，并将该点定义为第一个传感器点S1；步骤2：定义与第一个传感器点S1相距d距离的点为第二个传感器点S2；步骤3：获取振动源振动信号到达第一个传感器点S1和第二个传感器点S2的时间差Δt；步骤4：计算获得振动源距离振动传感光纤的侧向距离其中v是振动信号在土壤中的传播速度。本发明定位方法能够准确的测量出振动源距离光纤的侧向距离，并且仅利用现有分布光纤传感***便可实现。

Description

一种分布式光纤振动传感***的侧向定位方法
技术领域
本发明涉及一种分布式光纤振动传感***的的侧向定位方法。
背景技术
分布式光纤振动传感器由于其结构简单，探测距离长，不受电磁干扰等特点，已成为近年来国内外的研究热点。分布式光纤振动传感器件是国防、石油管线、电力等领域迫切需求的技术，该技术可以用来实时监测边境线的入侵情况、石油管线的破坏和偷盗情况、电力电缆的偷盗和破坏情况，实现对国家财产和生命安全的保护。分布式光纤振动传感器主要是基于两种原理：一种是基于光纤白光干涉原理的分布式光纤振动传感器；另一种是基于瑞利后向散射光谱干涉原理的分布式光纤振动传感器。
分布式光纤振动传感器的结构如图1所示，激光器发出线宽为5kHz的连续光信号，中心波长为1550nm，功率为10mW.经过声光调制器(AOM)调制成脉冲宽度为10ns重复频率为1kHz的脉冲信号.窄脉冲信号被光纤放大器(EDFA1)放大后经过隔离器(Isolator)和环形器(Circulator)注入传感光纤中，用于在光纤中产生后向瑞利散射光。后向散射光被光纤放大器(EDFA1)放大后，经过光滤波器(Filter)后被探测器(Detector)转变成电信号。电信号经过放大、电滤波和采样后，送入计算机进行数据处理得到分布式振动曲线数据。
光纤激光器发出的连续的窄线宽的光信号，被声光调制器调制成一定宽度的脉冲光。调制后的脉冲光经环形器后注入传感光纤，脉冲光在传感光纤中与光纤材料相互作用产生后向散射光谱，后向散射光谱在后向传输时产生自干涉，经过干涉后的后向散射光谱经环形器后，经过光滤波器滤波再被光电探测器转换成电信号。电信号经过放大器放大后通过电滤波器滤波，在被采集卡转换成数字信号，最后进入数据处理***中对数据进行处理和分析。***中的信号发生器是用于驱动声光调制器产生脉冲信号，并将脉冲的同步信号同时发送给采集卡。上述布式光纤振动传感器只有纵向定位功能，没有侧向定位功能，局限了分布式光纤振动传感器的实际应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种可用于分布光纤传感***的侧向定位方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
步骤1、搜索整条光纤中的振动幅度最高的位置点，并将该点定义为第一个传感器点S1；
步骤2、定义与第一个传感器点S1相距距离为d的点为第二个传感器点S2；
步骤3、通过对S1点和S2点振动波形进行分析，获取振动源振动信号到达第一个传感器点S1和第二个传感器点S2的时间差Δt；
步骤4：计算获得振动源距离振动传感光纤的侧向距离其中v是振动信号在土壤中的传播速度。
本发明的优点在于能够准确的测量出振动源距离光纤的侧向距离，并且仅利用现有分布光纤传感振动***便可实现。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为分布式光纤振动传感***结构图；
图2为定位方法流程图；
图3为定位原理图；
图4为t1和t2之间的时间差示意图；
上述图中的标记均为：1、处理器；2、采集卡；3、信号发生器；4、驱动器；5、声光调制器；6、激光器；7、第一光纤放大器；8、隔离器；9、环形器；10、电滤波器；11、信号放大器；12、光电探测器；13、光滤波器；14、第二光纤放大器；15、传感光纤。
具体实施方式
参见图2可知，分布式光纤振动传感***的侧向定位方法如下：
步骤1：将采集卡2采集回来的数据重新整理成按时间轴排列的振动数据，搜索光纤中的振动幅度最高的位置点，并将该点定义为第一个传感器点S1；
步骤2：定义与第一个传感器点S1相距距离为d的点为第二个传感器点S2，距离d为自定义值，例如可定义为5米；
步骤3：振动幅度最大的点则是光纤上距离振动源最近的点，这两点(参见图3，S1点和振动源S点)的连线将垂直于传感光纤。通过振动源振动信号到达这两点(S1和S2)的时间差Δt加上振动在土壤中的传播速度就可以计算出振动源距离光纤的侧向垂直距离，时间差Δt的获取原理如图4所示；
步骤4：计算获得振动源距离振动传感光纤的侧向距离其中v是振动信号在土壤中的传播速度。
此外***在第一次进行步骤4计算前，需要校正v值。
计算侧向距离y的原理如图3所示，从光纤上选取两点S1(x1,y1)和S2(x2,y1)作为定位的两个传感点。S(x,y)待定位的振动信号源位置，其中S1点是振动幅度最大的点。通过振动信号S到达S1和S2的时间差，及振动信号在土壤中的传播速度就可以计算出S距离光纤的侧向距离，则
(V.t1)2+d2＝(V.t2)2
v是振动信号在土壤中的传播速度，变换得:
d2＝(v·Δt)2+2·Δt·t1·V2
则 y = d 2 - ( v . Δt ) 2 2 . v . Δt .

Claims (1)

1.一种分布式光纤振动传感***的侧向定位方法，其特征在于：
步骤1、搜索整条光纤中的振动幅度最高的位置点，并将该点定义为第一个传感器点S1；
步骤2、定义与第一个传感器点S1相距距离为d的点为第二个传感器点S2；
步骤3、获取振动源振动信号到达第一个传感器点S1和第二个传感器点S2的时间差Δt；
步骤4：计算获得振动源距离振动传感光纤的侧向距离其中v是振动信号的传播速度；
***在进行步骤4计算前，需要校正v值。
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