CN108709661B - 用于分布式光纤测温***的数据处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于分布式光纤测温***的数据处理方法及装置。提供了一种用于分布式光纤测温***的数据处理方法，包括：在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成；以及对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。使用本申请的数据处理方法，实现了在低采样速率限制的情况下对空间分辨率的提高，并且提高了信号的信噪比，从而提高了分布式光纤测温***的测温精度。本申请还提供了一种用于分布式光纤测温***的数据处理装置、包括该数据处理装置的分布式光纤测温***以及一种计算机可读存储介质。

Description

用于分布式光纤测温***的数据处理方法及装置

技术领域

本发明涉及分布式光纤测温技术领域，尤其涉及用于分布式光纤测温***的数据处理方法及装置。

背景技术

分布式光纤测温技术是一种新型的测温技术，其具有本质安全、测温准确、监控范围大和不受电磁干扰等优点。由于硬件成本及算法的限制，目前分布式光纤测温设备普遍存在空间分辨率不足和测温精度不高的问题，这些缺点降低了分布式光纤测温设备的探测能力。

目前一般通过提高数据采样速率、减小探测光脉宽来提高空间分辨率。但减小探测光脉宽会使光信号信噪比进一步降低，最终导致测温精度恶化。通常采用编码的光学时域反射技术(COTDR)或者光学频域反射技术(OFDR)来解决上述问题，但是实现方案相当复杂，成本高昂。而通过硬件方法提高数据采样速率会存在成本压力和实现难度等问题。另外，目前尚无特别有效的降噪方法来提高测温精度。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以有效提高分布式光纤测温***的空间分辨率和测温精度的数据处理方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于分布式光纤测温***的数据处理方法，包括：在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成；以及对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。

在其中一个实施例中，在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号，包括：在多个采样轮次中依次输出对应的相位变化的多个时钟信号；在每个采样轮次中通过与之对应的时钟信号的控制产生对应的触发脉冲信号，触发脉冲信号触发分布式光纤测温***的激光器产生激光脉冲信号；在每个采样轮次中在与之对应的触发脉冲信号结束后生成对应的数据采集开始信号，使得所述多个采样轮次中的所述数据采集信号的产生时间与对应的所述触发脉冲信号的产生时间之间的时间差依次等间隔变化；以及在每个采样轮次中采集光时域反射信号。

在其中一个实施例中，在对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号之后，该数据处理方法还包括：对降噪后的信号进行峰值检测以获取降噪后的信号中的波峰信息；以及根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理。

在其中一个实施例中，根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理，包括：根据波峰信息，对降噪后的信号进行信号分离操作，以将信号中的缓变信号和波峰信号分离；存储缓变信号；对波峰信号进行反卷积运算；以及对缓变信号和反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作。

在其中一个实施例中，波峰信息包括波峰的位置、峰高和峰宽。

在其中一个实施例中，信号恢复操作是通过将反卷积运算后的波峰信号与存储的缓变信号相加来实现的。

在其中一个实施例中，数据平滑处理采用平滑滤波，平滑滤波的参数根据分布式光纤测温***所需的空间分辨率和测温精度调节。

根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现根据上述任意实施例所述的用于分布式光纤测温***的数据处理方法的步骤。

根据本发明的再一个方面，提供了一种用于分布式光纤测温***的数据处理装置，包括：时分延迟采样单元，其用于在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；数据合成单元，其用于按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成；以及数据平滑处理单元，其用于对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。

根据本发明的又一个方面，提供了一种分布式光纤测温***，其包括传感光纤、激光器以及上述数据处理装置。

应用本发明上述用于分布式光纤测温***的数据处理方法、用于分布式光纤测温***的数据处理装置、分布式光纤测温***以及计算机可读存储介质，由于在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号并按照空间位置顺序对获取的多组数据进行插值合成，实现了在低采样速率限制的情况下对空间分辨率的提高。同时，对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号，提高了信号的信噪比，从而提高了分布式光纤测温***的测温精度。

附图说明

图1示出了本申请的一个实施例中的用于分布式光纤测温***的数据处理方法的流程图。

图2示出了图1中的数据处理方法的步骤S110的流程图。

图3示出了本申请的一个实施例中的多个采样轮次中的触发脉冲信号和数据采集开始信号的示意图。

图4A-4B分别示出了根据图3所示的多个采样轮次中的触发脉冲信号和数据采集开始信号采集的多组光时域反射信号和对该多组光时域反射信号进行插值合成之后得到的数据的示意图。

图5示出了本申请的另一个实施例中的用于分布式光纤测温***的数据处理方法的流程图。

图6示出了图5中的数据处理方法的步骤S150的流程图。

图7示出了本申请的进行平滑处理后的信号随距离变化的示意图。

图8示出了对图7中的信号进行峰值检测和信号分离之后得到的波峰信号的示意图。

图9示出了对图8中的波峰信号进行反卷积运算前后的示意图。

图10示出了对图9中的进行反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作之后得到的信号和平滑处理后未进行反卷积处理的信号的示意图。

图11示出了本申请的一个实施例中的用于分布式光纤测温***的数据处理装置的示意图。

图12示出了本申请的另一个实施例中的用于分布式光纤测温***的数据处理装置的示意图。

具体实施例

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“形成于”另一个元件，它可以直接形成于另一个元件上或者也可以存在居中的元件。本文所使用的术语“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和的所有的组合。

本申请提供了一种用于分布式光纤测温***的数据处理方法，包括：在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成；以及对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。

在本申请中，上述数据处理方法，由于在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号并按照空间位置顺序对获取的多组数据进行插值合成，实现了在低采样速率限制的情况下对空间分辨率的提高。同时，对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号，提高了信号的信噪比，从而提高了分布式光纤测温***的测温精度。

基于以上方案，下面结合附图，对具体实施例进行详细说明。

本申请提供的数据处理方法应用于分布式光纤测温***。分布式光纤测温***包括传感光纤和激光器。激光器发出激光脉冲信号，该激光脉冲信号耦合到传感光纤中并在传感光纤中传播。当激光脉冲在光纤中传输的过程中，与光纤分子相互作用，发生多种形式的散射，例如，瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。由于瑞利散射对温度不敏感；布里渊散射对温度和应力都敏感，容易受外界环境干扰，影响测量准确度；而拉曼散射只对温度敏感，因此，现有的分布式光纤测温技术通常基于拉曼散射的温度效应机理进行光纤测温。其中，拉曼散射效应产生斯托克斯光和反斯托克斯光。

分布式光纤测温***利用普通光纤自身非线性光学效应，感知并传送沿光纤轴线方向所有各点的温度信息。利用光时域反射技术，将较高功率光脉冲信号送入光纤，然后采集光纤内的反射光的强度进行分析，便可以精确地检测出光纤所有各点的即时温度及变化情况。由此可知，分布式光纤测温***利用光纤自身介质，组成了一维连续分布的感知探测器，因此可以同时感知连续多点的温度信息。通过采集光纤各个位置处的光时域反射信号，并根据采集到的光时域反射信号获取光纤各个位置处的温度信息。

本申请提供了用于分布式光纤测温***的数据处理方法，如图1所示，示出了数据处理方法的一个实施例的流程图。该数据处理方法包括：

步骤S110，在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号。

具体地，在每个采样轮次中在传感光纤中采集一组光时域反射信号，该组光时域反射信号对应光纤上不同的空间位置，空间位置的间隔取决于采样频率。在多个采样轮次中通过时分延迟采样，使得采集的多组光时域反射信号的空间位置在整体上平移。

步骤S120，按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成。

具体地，由于采集的多组光时域反射信号的空间位置在整体上平移，因此可以按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成，形成一组光时域反射信号，该组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置之间的间隔减小，因此提高了空间分辨率。

步骤S130，对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。

具体地，为了提高插值合成后的光时域反射信号的信噪比，对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号，从而提高了测温精度。在一个实施例中，数据平滑处理采用平滑滤波，平滑滤波的参数可以根据分布式光纤测温***所需的空间分辨率和测温精度来调节。在一个实施例中，平滑滤波的参数包括进行平滑滤波的数据宽度，即每相邻多少个数据进行平滑滤波。

应用本发明上述数据处理方法，由于在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号并按照空间位置顺序对获取的多组数据进行插值合成，实现了在低采样速率限制的情况下对空间分辨率的提高。同时，对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号，提高了信号的信噪比，从而提高了分布式光纤测温***的测温精度。

在一个实施例中，本申请的数据处理方法包括：

在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；

按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成，以获取一组插值合成后的数据；

重复上述两个步骤多次，以获取多组插值合成后的光时域反射信号；

对获得的多组插值合成后的光时域反射信号进行累加平均，以得到一组初步降噪后的光时域反射信号；以及

对初步降噪后的光时域反射信号平滑处理，以得到进一步降噪后的光时域反射信号。

应用本发明上述数据处理方法，由于多次重复多个采样轮次和插值合成，得到多组插值合成后的光时域反射信号并对其进行累加平均，然后对累加平均后的信号进行平滑处理，从而提高了空间分辨率并进一步提高了信号的信噪比，进而显著提高了分布式光纤测温***的空间分辨率和测温精度。

在一个实施例中，如图2所示，示出了图1中的数据处理方法的步骤S110的流程图。步骤S110，在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号，包括：

步骤S111，在多个采样轮次中依次输出对应的相位变化的多个时钟信号。

具体地，在每个采样轮次中输出对应的一个时钟信号，多个采样轮次中对应的多个时钟信号的相位不同。例如，当进行n次采样时，相邻采样轮次对应的时钟信号的相位差为2π/n，在n次采样中的n个时钟信号的相位依次为2π/n，4π/n，……(n-1)2π/n和2π。

步骤S112，在每个采样轮次中通过与之对应的时钟信号的控制产生对应的触发脉冲信号，触发脉冲信号触发分布式光纤测温***的激光器产生激光脉冲信号。

具体地，触发脉冲信号为由时钟信号控制产生的高或者低电平的脉冲信号。在每个采样轮次中通过与之对应的时钟信号控制触发脉冲信号的产生。触发脉冲信号触发分布式光纤测温***的激光器产生激光脉冲信号，产生的激光脉冲信号耦合到传感光纤中并在传感光纤中传播。

步骤S113，在每个采样轮次中在与之对应的触发脉冲信号结束后生成对应的数据采集开始信号，使得所述多个采样轮次中的所述数据采集信号的产生时间与对应的所述触发脉冲信号的产生时间之间的时间差依次等间隔变化。

具体地，数据采集开始信号控制开始采集数据的时间，即开始采集传感光纤中的光时域反射信号的时间，相邻两个采样轮次中的触发脉冲信号的产生时间到对应的数据采集开始信号的产生时间的时间间隔的差值固定为Δ。如图3所示，示出了多个采样轮次中的数据采集开始信号的产生时间与触发脉冲信号的产生时间的示意图。在图3中，在多个采样轮次中，触发脉冲信号和数据采集开始信号之间的时间间隔依次为X、X+Δ、X+2Δ……X+(n-1)Δ。第1个采样轮次中的触发脉冲信号的结束时间到数据采集开始信号的产生时间之间的时间间隔Y可以设置。在一个实施例中，时间间隔Y小于光纤长度乘以2再除以光在光纤中传播速度。

步骤S114，在每个采样轮次中采集光时域反射信号。

具体地，当数据采集开始信号产生后，开始在每个采样轮次中采集光时域反射信号。由于多个采样轮次中的触发脉冲信号与数据采集开始信号之间的时间间隔依次等间隔变化，因此相邻两个采样轮次中采集到的光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置在整体上平移cΔ/2(其中，c为激光在光纤中的传播速度，Δ为相邻两个采样轮次中的触发脉冲信号的产生时间到对应的数据采集开始信号的产生时间的时间间隔的差值)，从而得到空间位置平移的多组光时域反射信号。

图4A示出了根据图3中所示的触发脉冲信号和数据采集开始信号在n次采样中采集到的n组光时域反射信号，图4B示出了对n组光时域反射信号按照空间顺序进行插值合成后的数据。在图4A中，每一次采样中的数据包含与光纤上的m个位置对应的m个数据。而进行插值合成后的图4B中的数据则对应光纤上的n乘以m个位置的n乘以m个数据。因此，分布式光纤测温***的空间分辨率随着采样轮次n的增加显著提高。可以根据分布式光纤测温***的空间分辨率的要求以及***的响应时间来确定采样次数。在一个实施例中，采样轮次n可以确定为2-8次。具体的，可以确定为在一个时钟周期内进行2次采样。也可以确定为在一个时钟周期内进行4次采样。还可以确定为在一个时钟周期内进行8次采样。对此，本申请实施例中并不对其进行限定。然后，对插值合成后的数据进行数据平滑处理，提高信噪比，从而提高光纤测温***的测温精度。

在一个实施例中，重复上述过程(n个采样轮次)k次，k值可根据需要而改变，在重复的过程中或者结束后，对同一光纤位置处的光时域反射信号进行相加然后求平均以完成累加平均降噪的过程并得到初步降噪后的一组数据。对上述所得数据，对初步降噪后的数据进行平滑滤波，以得到进一步降噪后的数据，从而提高采样数据的信噪比进而提高测温精度。

在一个实施例中，采用FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)作为主控制器，用于控制触发脉冲信号的产生及其延迟以及数据采集开始信号的产生，从而控制数据的采集，FPGA还用于控制数据的处理，比如数据的累加平均、插值合成、平滑处理等，从而在不改***件电路的情况下，提高现有***的空间分辨率和测温精度，更加准确地反映探测的温度信息。在另一个实施例中，可以采用FPGA控制数据的采集，并通过FPGA下游的处理器来控制数据的处理。

应用本发明上述数据处理方法，通过相位不同的多个时钟信号控制产生时间延迟的多个触发脉冲信号，从而采集空间位置平移的多组光时域反射信号，将多组光时域反射信号按照空间位置顺序进行插值合成，得到一组光时域反射信号，根据该组光时域反射信号获取光纤上对应位置的温度信息，实现了在低采样速率限制的情况下提高分布式光纤采样***的空间分辨率。

本申请中，在插值合成后，对得到光时域反射信号进行数据平滑处理，以得到降噪后的信号，提高信噪比，从而提高了光纤测温***的测温精度。考虑到数据平滑处理虽然有助于提高信噪比，但也导致了空间分辨率的下降，因此，本申请中的数据处理方法还包括对降噪后的数据进行反卷积处理，以提高光纤测温***的空间分辨率。下面将结合实施例和附图来描述上述数据处理方法。

在一个实施例中，如图5所示，示出了本申请的用于分布式光纤测温***的数据处理方法的流程图。图5所示的数据处理方法与图1所示的数据处理方法的区别在于，图5所示的数据处理方法还包括：

步骤S140，对降噪后的信号进行峰值检测以获取降噪后的信号中的波峰信息。

具体地，降噪后的信号包括由于环境温度而产生的回波信号上的波峰信号。对降噪后的信号进行峰值检测，以获取波峰信息。其中，波峰信息包括波峰的位置、峰高和峰宽。

步骤S150，根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理。

具体地，反卷积可以应用于图像处理、信号处理和光谱探测等领域。通过反卷积运算得到的结果，等效于光脉宽缩小，所以有助于空间分辨率的提高。在对降噪后的信号进行峰值检测后，根据检测到的波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理。因为反卷积处理主要针对降噪后的信号中的波峰信号，所以需要先获取波峰信息。

应用上述数据处理方法，由于对降噪后的信号进行峰值检测以获取降噪后的信号中的波峰信息并根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理，提高了分布式光纤测温***的空间分辨率。

在一个实施例中，如图6所示，示出了图5所示的数据处理方法中的步骤S150的流程图。步骤S150，根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理，包括：

步骤S151，根据波峰信息，对降噪后的信号进行信号分离操作，以将信号中的缓变信号和波峰信号分离。

具体地，降噪后的信号包括波峰信号和缓变信号，与波峰信号对应的缓变信号为波峰信号变化的基准信号。由于反卷积运算主要针对波峰信号，因此需要将降噪后的信号中的缓变信号分离出来。信号分离操作需要根据波峰信息，例如波峰的位置、峰高和峰宽等。在一个实施例中，信号分离操作包括：峰值检测后，在波峰信号前后各取多个数据进行缓变信号拟合，得到缓变信号，然后将波峰信号减去其对应位置的缓变信号，得到信号分离后的波峰信号。图7示出了对插值合成后的数据进行数据平滑处理后得到的信号的幅度随着距离(即光纤上的空间位置)变化的曲线图。从图7可以看出，平滑处理后的信号包括波峰信号和缓变信号。图8示出了对图7中的平滑处理后的信号进行峰值检测和信号分离之后得到的波峰信号的示意图。在图8中还指出了进行反卷积运算的信号范围。

在本实施例中，还可以根据检测到的波峰信息确定是否对该波峰信息对应的波峰信号进行信号分离操作。具体地，可以根据实际情况和需求来设置对该波峰信息对应的波峰信号进行信号分离操作的条件，例如，可以设置峰宽阈值和/或峰高阈值。具体地，当检测到的波峰的峰宽和/或峰高满足阈值条件时才对该波峰信息对应的波峰信号进行信号分离操作。例如，当检测到的波峰的峰宽小于预设的峰宽阈值时才对该波峰信息对应的波峰信号进行信号分离操作、或当检测到的峰高大于预设的峰高阈值时才对该波峰信息对应的波峰信号进行信号分离操作、或当检测到的波峰的峰宽小于预设的峰宽阈值且检测到的峰高大于预设的峰高阈值时才对该波峰信息对应的波峰信号进行信号分离操作。如果不满足阈值条件，则将该波峰信息对应的波峰信号不进行缓变信号分离操作。

步骤S152，存储缓变信号。

具体地，将缓变信号存储在存储单元中。

步骤S153，对波峰信号进行反卷积运算。

具体地，图9示出了对图8中的波峰信号进行反卷积运算前后的示意图。其中虚线是反卷积运算前的波峰信号的示意图，实线是反卷积运算后的波峰信号的示意图。可以看出进行反卷积运算后的波峰信号的峰宽变窄，而峰高变高。反卷积运算能够有效地减小光电探测过程中积分展宽的影响并且消除低分辨率下反卷积所带来的误差，通过反卷积运算等效压缩了脉冲信号宽度，进一步提高了空间分辨率。在本实施例中，反卷积算法可以为Jansson反卷积、Wiener反卷积、Gold反卷积或基于FFT的反卷积，但不局限于上述这些卷积算法。

步骤S154，对缓变信号和反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作。

具体地，图10示出了对缓变信号和图9中进行反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作之后的信号以及未进行反卷积处理的平滑处理后的信号的示意图。在一个实施例中，信号恢复操作是通过将反卷积运算后的波峰信号与存储的缓变信号相加来实现的。对缓变信号和反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作，得到恢复后的信号，根据该恢复后的信号获取对应传感光纤上的温度分布。

应用上述数据处理，根据波峰信息对降噪后的信号进行信号分离操作，得到波峰信号和缓变信号，对波峰信号进行反卷积，并对缓变信号和进行反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作，从而得到反卷积处理后的信号，进而根据反卷积处理后的信号得到光纤对应位置的温度，由于反卷积处理有助于提高光时域反射信号的空间分辨率，进而提高了分布式光纤测温***的空间分辨率。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成；以及对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。

在一个实施例中，在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号，包括：在多个采样轮次中依次输出对应的相位变化的多个时钟信号；在每个采样轮次中通过与之对应的时钟信号的控制产生对应的触发脉冲信号，触发脉冲信号触发分布式光纤测温***的激光器产生激光脉冲信号；在每个采样轮次中在与之对应的触发脉冲信号结束后生成对应的数据采集开始信号，使得所述多个采样轮次中的所述数据采集信号的产生时间与对应的所述触发脉冲信号的产生时间之间的时间差依次等间隔变化；以及在每个采样轮次中采集光时域反射信号。

在一个实施例中，在对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号之后，该数据处理方法还包括：对降噪后的信号进行峰值检测以获取降噪后的信号中的波峰信息；以及根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理。

在一个实施例中，根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理，包括：根据波峰信息，对降噪后的信号进行信号分离操作，以将信号中的缓变信号和波峰信号分离；存储缓变信号；对波峰信号进行反卷积运算；以及对缓变信号和反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作。

在一个实施例中，波峰信息包括波峰的位置、峰高和峰宽。

在一个实施例中，信号恢复操作是通过将反卷积运算后的波峰信号与存储的缓变信号相加来实现的。

在其一个实施例中，数据平滑处理采用平滑滤波，平滑滤波的参数根据分布式光纤测温***所需的空间分辨率和测温精度调节。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本申请还提供了一种用于分布式光纤测温***的数据处理装置，如图11所示，示出了本申请的一个实施例中的数据处理装置1000的示意图。数据处理装置1000包括：

时分延迟采样单元100，其用于在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号。

数据合成单元200，其用于按照多组光时域反射信号对应传感光纤上的空间位置的顺序对采集的多组光时域反射信号进行插值合成。

数据平滑处理单元300，其用于对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号。

在一个实施例中，时分延迟采样单元100具体用于：在多个采样轮次中依次输出对应的相位变化的多个时钟信号；在每个采样轮次中通过与之对应的时钟信号的控制产生对应的触发脉冲信号，触发脉冲信号触发分布式光纤测温***的激光器产生激光脉冲信号；在每个采样轮次中在与之对应的触发脉冲信号结束后生成对应的数据采集开始信号，使得所述多个采样轮次中的所述数据采集信号的产生时间与对应的所述触发脉冲信号的产生时间之间的时间差依次等间隔变化；以及在每个采样轮次中采集光时域反射信号。

在一个实施例中，如图12所示，示出了本申请的用于分布式光纤测温***的数据处理装置2000的示意图。数据处理装置2000与图11中的数据处理装置1000的区别在于，数据处理装置2000还包括：

峰值检测单元400，对降噪后的信号进行峰值检测以获取降噪后的信号中的波峰信息。

反卷积处理单元500，根据波峰信息对降噪后的信号进行反卷积处理。

在一个实施例中，反卷积处理单元500具体用于：根据波峰信息，对降噪后的信号进行信号分离操作，以将信号中的缓变信号和波峰信号分离；存储缓变信号；对波峰信号进行反卷积运算；以及对缓变信号和反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作。

在一个实施例中，波峰信息包括波峰的位置、峰高和峰宽。

在一个实施例中，信号恢复操作是通过将反卷积运算后的波峰信号与存储的缓变信号相加来实现的。

在一个实施例中，数据平滑处理采用平滑滤波，平滑滤波的参数根据分布式光纤测温***所需的空间分辨率和测温精度调节。

本申请还提供了一种分布式光纤测温***，其包括：传感光纤、激光器以及根据上述任意实施例所述的数据处理装置。其中，激光器用于向传感光纤发送激光脉冲信号，激光脉冲信号在光纤中传播，数据处理装置则用于采集光纤中的光时域反射信号并对其进行处理。其中数据处理装置的具体实现原理可以参考图11、图12对应的描述，此处不再赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于分布式光纤测温***的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：

在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；

按照所述多组光时域反射信号对应所述传感光纤上的空间位置的顺序对采集的所述多组光时域反射信号进行插值合成；

对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号；

对所述降噪后的信号进行峰值检测以获取所述降噪后的信号中的波峰信息；以及

根据所述波峰信息对所述降噪后的信号进行反卷积处理。

2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号，包括：

在所述多个采样轮次中依次输出对应的相位变化的多个时钟信号；

在每个采样轮次中通过与之对应的时钟信号的控制产生对应的触发脉冲信号，所述触发脉冲信号触发所述分布式光纤测温***的激光器产生激光脉冲信号；

在每个采样轮次中在与之对应的触发脉冲信号结束后生成对应的数据采集开始信号，使得所述多个采样轮次中的所述数据采集信号的产生时间与对应的所述触发脉冲信号的产生时间之间的时间差依次等间隔变化；以及

在每个采样轮次中采集所述光时域反射信号。

3.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述根据所述波峰信息对所述降噪后的信号进行反卷积处理，包括：

根据所述波峰信息，对所述降噪后的信号进行信号分离操作，以将所述信号中的缓变信号和波峰信号分离；

存储所述缓变信号；

对所述波峰信号进行反卷积运算；以及

对所述缓变信号和反卷积运算后的波峰信号进行信号恢复操作。

4.根据权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述波峰信息包括波峰的位置、峰高和峰宽。

5.根据权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述信号恢复操作是通过将反卷积运算后的所述波峰信号与存储的所述缓变信号相加来实现的。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的数据处理方法，其特征在于，所述数据平滑处理采用平滑滤波，所述平滑滤波的参数根据所述分布式光纤测温***所需的空间分辨率和测温精度调节。

7.一种用于分布式光纤测温***的数据处理装置，其特征在于，包括：

时分延迟采样单元，其用于在多个采样轮次中通过时分延迟采集同一传感光纤中多组光时域反射信号；

数据合成单元，其用于按照所述多组光时域反射信号对应所述传感光纤上的空间位置的顺序对采集的所述多组光时域反射信号进行插值合成；以及

数据平滑处理单元，其用于对插值合成后的光时域反射信号进行平滑处理以获取降噪后的信号，对所述降噪后的信号进行峰值检测以获取所述降噪后的信号中的波峰信息，以及根据所述波峰信息对所述降噪后的信号进行反卷积处理。

8.一种分布式光纤测温***，其特征在于，包括传感光纤、激光器以及根据权利要求7所述的数据处理装置。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1-6中任一项所述的数据处理方法的步骤。

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