CN114111860A - 基于多频脉冲编码的分布式φ-otdr传感方法及*** - Google Patents
基于多频脉冲编码的分布式φ-otdr传感方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN114111860A CN114111860A CN202111470433.XA CN202111470433A CN114111860A CN 114111860 A CN114111860 A CN 114111860A CN 202111470433 A CN202111470433 A CN 202111470433A CN 114111860 A CN114111860 A CN 114111860A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical signal
- signal
- optical
- disturbance
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 296
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 38
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 9
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009440 infrastructure construction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
- G01D5/35354—Sensor working in reflection
- G01D5/35358—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity
- G01D5/35361—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity using elastic backscattering to detect the measured quantity, e.g. using Rayleigh backscattering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ‑OTDR传感方法及***，涉及分布式光纤传感技术领域。包括：发送单元输出光信号到第一耦合器，第一耦合器将光信号分成第一路光信号及第二路光信号；第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号；第二路光信号输入到接收单元；调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤；传感光纤经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器，后输入到接收单元；接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息。本发明能够解决现有技术探测扰动信号的距离、信号幅度与频率的限制，可提升***性能。
Description
技术领域
本发明涉及分布式光纤传感技术领域，特别是指一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法及***。
背景技术
在当前工程建设蓬勃发展的时代背景下，基础设施建设以及大型工程建设的规模逐渐扩大，因此，对各类大型建筑物、桥梁、石油天然气管道的结构健康监测也尤为重要。在对大型工程进行长距离扰动监测中，以光纤为基础的分布式传感网络相较于传统电子传感器，具有低功耗、能在恶劣环境中完成测量等优势。
现有技术一，基于单频单极性Golay码的分布式Φ-OTDR(Phase-SensitiveOptical Time-Domain Reflectometer,相位敏感光时域反射计)***外差I/Q相干检测技术。这种Φ-OTDR***中，一般采用AOM(Acousto-optical Modulators，光纤声光调制器)将连续的激光调制成光脉冲。由于在强度调制中无法实现对负值的调制，因此对每组双极性序列进行单极化处理，分为两路注入光纤。因此对于每个扰动的探测需要四路脉冲分别注入光纤，延长探测所需的时间，受***噪声影响更大。并且由于多路脉冲注入光纤存在时间差，导致该技术对于扰动信号的幅度与频率存在限制。
现有技术二，基于单频双极性Golay码的分布式Φ-OTDR***外差I/Q相干检测技术。这种Φ-OTDR***在接收端无法采用直接检测技术，需要利用相干检测对相位进行恢复，通过光学混频器直接接收矢量光场。相较单极性码，灵敏度提高，测量时间减半，但仍存在探测时间差导致的扰动信号幅度限制与频率限制问题。
Φ-OTDR采用高度相干的窄线宽激光器作为发射端光源，利用后向瑞利散射光的强度、相位对扰动信号的位置、幅度与频率进行探测。基于单脉冲光的Φ-OTDR***，其空间分辨率受到脉冲宽度的限制，但减小脉冲宽度又会导致信噪比过低。基于单频脉冲编码的Φ-OTDR***虽然有效解决了这一问题，但由于多路脉冲注入光纤存在一定的时间差，不可避免地导致了***对探测距离、扰动信号幅度与扰动信号频率的限制。
综上，现有技术多采用单频光脉冲编码对扰动进行探测，使得多路脉冲探测到的扰动信号并非完全一致，因此对于探测长度、扰动信号幅度与扰动信号频率均有一定的限制，有进一步提升的空间，因此，现有技术存在如何解决基于单频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***对探测扰动信号幅度、相位受限问题。
发明内容
本发明针对现有技术基于单频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***对探测扰动信号幅度、相位受限的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，该方法由基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***实现，基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***包括发送单元、第一耦合器、调制单元、掺铒光纤放大器、传感光纤、扰动模拟单元、接收单元、处理单元；其中，接收单元包括平衡光电探测器BPD和集成相干接收机ICR。
该方法包括：
S1、发送单元输出光信号到第一耦合器，第一耦合器将光信号分成第一路光信号及第二路光信号；第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号；第二路光信号输入到接收单元。
S2、调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤；传感光纤经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器，经掺铒光纤放大器后输入到接收单元。
S3、接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息。
可选地，S1中的发送单元为窄线宽激光器。
第一耦合器为99：1的耦合器。
扰动模拟单元为压电陶瓷振荡器PZT。
可选地，S1中的调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器。
或者，调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
可选地，S1中的调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器。
S1中的第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号包括：
第一路光信号输入到分束器后，分为四路光信号，四路光信号经由任意波形发生器，得到四路不同的脉冲编码；四路不同的脉冲编码分别经四个不同频光纤声光调制器AOM调制。
经调制的四路光信号经第二耦合器合并为一路光信号，即调制后的光信号。
可选地，接收单元为平衡光电探测器BPD。
接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息包括：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，S1中的调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
S1中的第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号包括：
第一路光信号输入到任意波形发生器AWG进行脉冲编码后，输入到I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；调制后的光信号包括调制频率为正、负频的光信号以及调制频率均为正频的光信号。
可选地，当调制后的光信号为调制频率为正、负频的光信号时，接收单元为集成相干接收机ICR。
接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息包括：
第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号经光学混频器Hybrid后，再经BPD转换为电信号，并将I路和Q路两路信号转换为复信号，复信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，当调制后的光信号为调制频率均为正频的光信号时，接收单元为平衡光电探测器BPD。
接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息包括：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
另一方面，本发明提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***，该***用于实现基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***包括发送单元、第一耦合器、调制单元、掺铒光纤放大器、传感光纤、扰动模拟单元、接收单元、处理单元；其中，接收单元包括平衡光电探测器BPD和集成相干接收机ICR；
其中：
发送单元，用于输出光信号到第一耦合器。
第一耦合器，用于将光信号分成第一路光信号及第二路光信号。
调制单元，用于得到调制后的光信号。
掺铒光纤放大器，用于将调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤。
传感光纤，用于经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号。
扰动模拟单元，用于扰动传感光纤。
接收单元，用于将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元。
处理单元，用于得到扰动信号信息。
可选地，发送单元为窄线宽激光器。
第一耦合器为99：1的耦合器。
扰动模拟单元为压电陶瓷振荡器PZT。
可选地，调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器。
或者，调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
可选地，S1中的调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器。
可选地，调制单元，进一步用于：
第一路光信号输入到分束器后，分为四路光信号，四路光信号经由任意波形发生器，得到四路不同的脉冲编码；四路不同的脉冲编码分别经四个不同频光纤声光调制器AOM调制。
经调制的四路光信号经第二耦合器合并为一路光信号，即调制后的光信号。
可选地，接收单元为平衡光电探测器BPD。
接收单元，进一步用于：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，S1中的调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
可选地，调制单元，进一步用于：
第一路光信号输入到任意波形发生器AWG进行脉冲编码后，输入到I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；调制后的光信号包括调制频率为正、负频的光信号以及调制频率均为正频的光信号。
可选地，当调制后的光信号为调制频率为正、负频的光信号时，接收单元为集成相干接收机ICR。
接收单元，进一步用于：
第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号经光学混频器Hybrid后，再经BPD转换为电信号，并将I路和Q路两路信号转换为复信号，复信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，当调制后的光信号为调制频率均为正频的光信号时，接收单元为平衡光电探测器BPD。
接收单元，进一步用于：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
上述方案中，在现有的以单频光脉冲编码技术应用于分布式Φ-OTDR***基础之上，用多频光脉冲编码代替单频光脉冲编码。提出了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，通过或I/Q调制器对信号进行调制，再合并为一路光信号注入传感光纤，在接收端进行相干探测，可以探测到返回脉冲的强度、相位的相关信息，并且使得脉冲编码对于扰动信号位置、强度、相位的探测没有时间差，可有效降低原有单频脉冲编码对于扰动信号长度、幅度以及频率的限制。利用声光调制器或I/Q调制器将多路脉冲编码信号调制成多频一路信号光注入光纤，有利于延长探测距离，减少对扰动信号幅度与频率等方面的限制，从而进一步提升***性能。
本发明能够解决单频脉冲编码应用于分布式Φ-OTDR传感***时对扰动信号的探测距离、信号幅度与频率的限制，大大提升***性能。这种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，有望成为未来分布式Φ-OTDR光纤传感***信噪比、灵敏度、传感距离提升的实施方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程示意图；
图2是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程示意图；
图3是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***框图；
图4是本发明四频单极性频谱示意图；
图5是本发明基于多脉冲编码的扰动信号时域波形与每个脉冲编码信号探测到的信号示意图；
图6是本发明基于单脉冲编码的扰动信号时域波形与每个脉冲编码信号探测到的信号示意图；
图7是本发明单频脉冲编码信号的Φ-OTDR***与改进后多频脉冲编码信号的Φ-OTDR***对比图；
图8是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程示意图；
图9是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***框图；
图10是本发明双频双极性频谱示意图；
图11是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程示意图；
图12是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***框图；
图13是本发明双频双极性频谱示意图；
图14是本发明基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，该方法可以由基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***实现，基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***包括发送单元、第一耦合器、调制单元、掺铒光纤放大器、传感光纤、扰动模拟单元、接收单元、处理单元；其中，接收单元包括平衡光电探测器BPD和集成相干接收机ICR。如图1所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S11、发送单元输出光信号到第一耦合器，第一耦合器将光信号分成第一路光信号及第二路光信号；第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号；第二路光信号输入到接收单元。
S12、调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤；传感光纤经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器，经掺铒光纤放大器后输入到接收单元。
S13、接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息。
可选地，S11中的发送单元为窄线宽激光器。
第一耦合器为99：1的耦合器。
扰动模拟单元为压电陶瓷振荡器PZT。
可选地，S11中的调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器。
或者，调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
可选地，S11中的调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器。
S11中的第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号包括：
第一路光信号输入到分束器后，分为四路光信号，四路光信号经由任意波形发生器，得到四路不同的脉冲编码；四路不同的脉冲编码分别经四个不同频光纤声光调制器AOM调制。
经调制的四路光信号经第二耦合器合并为一路光信号，即调制后的光信号。
可选地，接收单元为平衡光电探测器BPD。
接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息包括：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，S11中的调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
S11中的第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号包括：
第一路光信号输入到任意波形发生器AWG进行脉冲编码后，输入到I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；调制后的光信号包括调制频率为正、负频的光信号以及调制频率均为正频的光信号。
可选地，当调制后的光信号为调制频率为正、负频的光信号时，接收单元为集成相干接收机ICR。
接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息包括：
第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号经光学混频器Hybrid后，再经BPD转换为电信号，并将I路和Q路两路信号转换为复信号，复信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，当调制后的光信号为调制频率均为正频的光信号时，接收单元为平衡光电探测器BPD。
接收单元将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息包括：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
本发明实施例中，在现有的以单频光脉冲编码技术应用于分布式Φ-OTDR***基础之上，用多频光脉冲编码代替单频光脉冲编码。提出了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，通过或I/Q调制器对信号进行调制，再合并为一路光信号注入传感光纤，在接收端进行相干探测，可以探测到返回脉冲的强度、相位的相关信息，并且使得脉冲编码对于扰动信号位置、强度、相位的探测没有时间差，可有效降低原有单频脉冲编码对于扰动信号长度、幅度以及频率的限制。利用声光调制器或I/Q调制器将多路脉冲编码信号调制成多频一路信号光注入光纤，有利于延长探测距离，减少对扰动信号幅度与频率等方面的限制，从而进一步提升***性能。
本发明能够解决单频脉冲编码应用于分布式Φ-OTDR传感***时对扰动信号的探测距离、信号幅度与频率的限制，大大提升***性能。这种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，有望成为未来分布式Φ-OTDR光纤传感***信噪比、灵敏度、传感距离提升的实施方案。
如图2所示，本发明实施例提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，该方法可以由如图3所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***实现，在本发明实施例中，调制单元可以包括分束器、四个不同频光纤声光调制器、任意波形发生器、第二耦合器；接收单元可以是BPD(Balanced Photo Detector，平衡光电探测器)。如图2所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S21、窄线宽激光器输出光信号到99：1的耦合器，99：1的耦合器将光信号分成第一路光信号及第二路光信号。
一种可行的实施方式中，通过99：1的耦合器将信号分为两路，其中99％的激光作为信号光，另外1％作为本振光。
S22、将第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号。
可选地，第一路光信号输入到分束器后，分为四路光信号，四路光信号经由AWG(Arbitrary Function Generator，任意波形发生器)，得到四路不同的脉冲编码；四路不同的脉冲编码分别经四个不同频光纤声光调制器调制。
一种可行的实施方式中，四频单极性脉冲编码中，利用将信号光进行不同的脉冲编码，编码信号为四路单极性序列A1(t)、A2(t)、B1(t)、B2(t)。通过四个不同频的光纤声光调制器进行调制，生成的信号频谱如附图4所示。
上述将信号光进行不同的脉冲编码所生成的四路单极性序列排列方式有多种，一种可行的实施方式为所生成的四路单极性序列与四个不同频光纤声光调制器一一对应，即第一路单极性序列输入第一个光纤声光调制器，第二路至第四路单极性序列依次输入第二个至第四个光纤声光调制器。
随后利用耦合器将四路信号光合并为一路四频单极性脉冲编码信号，通过掺铒光纤放大器后注入传感光纤。
可选地，经调制的四路光信号经第二耦合器合并为一路光信号，即调制后的光信号。
S23、调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤；传感光纤经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器，经掺铒光纤放大器后输入到接收单元。
一种可行的实施方式中，传感光纤可铺设在需要进行监测的场景中，例如大型建筑物、石油天然气管道、大型桥梁等结构。在实验室场景中，扰动模拟单元可以是PZT(Piezoelectric Transducer，压电陶瓷振荡器)，调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤，利用压电陶瓷振荡器在传感光纤的某一处施加信号来对扰动进行模拟，传感光纤经扰动后返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器。
当利用平衡光电探测器进行接收时，其***内部两个光电流进入一个减法器，得到的信号如下式(1)所示：
其中，R为探测器的响应系数，AS(t)和Al0(t)分别为接收到信号光和本振光的复振幅，
和
分别是接收到信号光和本振光的相位信息。
一种可行的实施方式中，利用上述方案对脉冲编码信号进行改进，则接收到的返回信号为同一时刻监测到的扰动信号，如图5所示，与现有技术如图6所示的扰动信号相比，各路信号之间不存在时间差，解决了传感距离、扰动信号幅度与相位受限的问题。
S24、平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
一种可行的实施方式中，处理单元可以是利用数据采集、信号处理等方式对扰动信号的信息进行提取分析。
数字信号处理过程与现有技术的单频类似。首先对接收到的信号进行带通滤波处理，滤除低频码间干扰，并将不同频率的信号区分开。将trace提取出来后进行相关运算，并进一步计算trace功率差来对扰动位置进行确定，计算trace相位沿快时间轴的差值对扰动信号的具体信息进行分析。
如图7所示的现有技术单频脉冲编码信号的Φ-OTDR***与本申请的电域—光电流频谱、trace功率差/相位差随距离变化二维图以及解调结果的对比图。
其中场景为线宽50Hz，传感距离5km，应变频率500Hz，应变强度10，编码位数8bit。
本发明实施例中，在现有的以单频光脉冲编码技术应用于分布式Φ-OTDR***基础之上，用多频光脉冲编码代替单频光脉冲编码。提出了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，通过声光调制器或I/Q调制器对信号进行调制，再合并为一路光信号注入传感光纤，在接收端进行相干探测，可以探测到返回脉冲的强度、相位的相关信息，并且使得脉冲编码对于扰动信号位置、强度、相位的探测没有时间差，可有效降低原有单频脉冲编码对于扰动信号长度、幅度以及频率的限制。利用声光调制器或I/Q调制器将多路脉冲编码信号调制成多频一路信号光注入光纤，有利于延长探测距离，减少对扰动信号幅度与频率等方面的限制,从而进一步提升***性能。
本发明能够解决单频脉冲编码应用于分布式Φ-OTDR传感***时对扰动信号的探测距离、信号幅度与频率的限制，大大提升***性能。这种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，有望成为未来分布式Φ-OTDR光纤传感***信噪比、灵敏度、传感距离提升的实施方案。
如图8所示，本发明实施例提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，该方法可以由如图9所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***实现，在本发明实施例中，调制单元可以包括I/Q调制器、任意波形发生器；调制后的光信号可以是调制频率为正、负频的光信号；接收单元可以是ICR(Integrated Coherent Receiver，集成相干接收机)。如图8所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S31、窄线宽激光器输出光信号到99：1的耦合器，99：1的耦合器将光信号分成第一路光信号及第二路光信号。
S32、将第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号。
第一路光信号输入到任意波形发生器进行脉冲编码后，输入到I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；调制后的光信号为调制频率是正、负频的光信号，如图10所示。
一种可行的实施方式中，采用I/Q调制器进行调制，则在数字域生成多频脉冲编码信号，不需通过分束器。
S33、调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤；传感光纤经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器，经掺铒光纤放大器后输入到接收单元。
S34、集成相干接收机将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元，得到扰动信号信息。
一种可行的实施方式中，第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号经90°光学混频器Hybrid后，再经BPD转换为电信号，并将I路和Q路两路信号转换为复信号，复信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息，如下式(1)所示：
其中，R为探测器的响应系数，AS(t)和Al0(t)分别为接收到信号光和本振光的复振幅，
和
分别是接收到信号光和本振光的相位信息；i表示虚数单位。
本发明实施例中，在现有的以单频光脉冲编码技术应用于分布式Φ-OTDR***基础之上，用多频光脉冲编码代替单频光脉冲编码。提出了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，通过声光调制器或I/Q调制器对信号进行调制，再合并为一路光信号注入传感光纤，在接收端进行相干探测，可以探测到返回脉冲的强度、相位的相关信息，并且使得脉冲编码对于扰动信号位置、强度、相位的探测没有时间差，可有效降低原有单频脉冲编码对于扰动信号长度、幅度以及频率的限制。利用声光调制器或I/Q调制器将多路脉冲编码信号调制成多频一路信号光注入光纤，有利于延长探测距离，减少对扰动信号幅度与频率等方面的限制,从而进一步提升***性能。
本发明能够解决单频脉冲编码应用于分布式Φ-OTDR传感***时对扰动信号的探测距离、信号幅度与频率的限制，大大提升***性能。这种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，有望成为未来分布式Φ-OTDR光纤传感***信噪比、灵敏度、传感距离提升的实施方案。
如图11所示，本发明实施例提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，该方法可以由如图12所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***实现，在本发明实施例中，调制单元可以包括I/Q调制器、任意波形发生器；调制后的光信号可以是调制频率均为正频的光信号；接收单元可以是平衡光电探测器。如图11所示的基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S41、窄线宽激光器输出光信号到99：1的耦合器，99：1的耦合器将光信号分成第一路光信号及第二路光信号。
S42、将第一路光信号输入到调制单元，得到调制后的光信号。
第一路光信号输入到任意波形发生器进行脉冲编码后，输入到I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；调制后的光信号为调制频率是均为正频的光信号，如图13所示。
S43、调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤；传感光纤经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到掺铒光纤放大器，经掺铒光纤放大器后输入到接收单元。
S44、平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
一种可行的实施方式中，以双频双极性脉冲编码为例，编码信号为两路双极性序列A(t)与B(t)。在数字域直接调整A(t)、B(t)到不同频率后，通过I/Q调制器成为一路双频双极性脉冲编码信号，注入传感光纤。
利用AWG基于A(t)、B(t)，分别生成频率为fA、fB的脉冲编码信号。再将生成的多频脉冲编码信号通过I/Q调制器进行调制，其输出信号如下式(1)、(2)：
其中，Ein为由耦合器进入I/Q调制器的99％的信号光表达式，Vπ为半波电压，即在上下臂中获得相移为π时的驱动电压；exp为指数函数；i表示虚数单位。
可利用AWG给I、Q两路赋予完全相同的u(t)信号，如下式(3)所示：
uI(t)＝uQ(t)＝u(t) (3)
将输出信号注入传感光纤时，编码探测信号m(t)表示如下式(4)、(5)、(6)：
m(t)＝mA(t)+mB(t) (6)
其中，M为码字总数量；exp为指数函数；t为扰动信号时间；τA、τB分别表示A、B序列中每个码字的脉冲宽度；fA、fB表示调制频率；CAp、CBp表示编码序列中第p个码字；rect为矩形函数；i表示虚数单位。
本发明实施例中，在现有的以单频光脉冲编码技术应用于分布式Φ-OTDR***基础之上，用多频光脉冲编码代替单频光脉冲编码。提出了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，通过声光调制器或I/Q调制器对信号进行调制，再合并为一路光信号注入传感光纤，在接收端进行相干探测，可以探测到返回脉冲的强度、相位的相关信息，并且使得脉冲编码对于扰动信号位置、强度、相位的探测没有时间差，可有效降低原有单频脉冲编码对于扰动信号长度、幅度以及频率的限制。利用声光调制器或I/Q调制器将多路脉冲编码信号调制成多频一路信号光注入光纤，有利于延长探测距离，减少对扰动信号幅度与频率等方面的限制,从而进一步提升***性能。
本发明能够解决单频脉冲编码应用于分布式Φ-OTDR传感***时对扰动信号的探测距离、信号幅度与频率的限制，大大提升***性能。这种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，有望成为未来分布式Φ-OTDR光纤传感***信噪比、灵敏度、传感距离提升的实施方案。
如图14所示，本发明提供了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***，该***用于实现基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***包括发送单元、第一耦合器、调制单元、掺铒光纤放大器、传感光纤、扰动模拟单元、接收单元、处理单元；其中，接收单元包括平衡光电探测器和集成相干接收机；
其中：
发送单元1401，用于输出光信号到第一耦合器。
第一耦合器1402，用于将光信号分成第一路光信号及第二路光信号。
调制单元1403，用于得到调制后的光信号。
掺铒光纤放大器1404，用于将调制后的光信号经掺铒光纤放大器后，输入到传感光纤。
传感光纤1405，用于经扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号。
扰动模拟单元1406，用于扰动传感光纤。
接收单元1407，用于将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到处理单元。
处理单元1408，用于得到扰动信号信息。
可选地，发送单元为窄线宽激光器。
第一耦合器为99：1的耦合器。
扰动模拟单元为压电陶瓷振荡器。
可选地，调制单元1403包括分束器、四个不同频光纤声光调制器、任意波形发生器、第二耦合器。
或者，调制单元1403包括I/Q调制器、任意波形发生器。
可选地，调制单元1403，进一步用于：
第一路光信号输入到分束器后，分为四路光信号，四路光信号经由任意波形发生器，得到四路不同的脉冲编码；四路不同的脉冲编码分别经四个不同频光纤声光调制器调制。
经调制的四路光信号经第二耦合器合并为一路光信号，即调制后的光信号。
可选地，接收单元1407为平衡光电探测器。
接收单元1407，进一步用于：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，调制单元1403，进一步用于：
第一路光信号输入到任意波形发生器进行脉冲编码后，输入到I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；调制后的光信号包括调制频率为正、负频的光信号以及调制频率均为正频的光信号。
可选地，当调制后的光信号为调制频率为正、负频的光信号时，接收单元为集成相干接收机。
接收单元1407，进一步用于：
第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号经光学混频器Hybrid后，再经BPD转换为电信号，并将I路和Q路两路信号转换为复信号，复信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
可选地，当调制后的光信号为调制频率均为正频的光信号时，接收单元为平衡光电探测器。
接收单元1407，进一步用于：
平衡光电探测器将接收到的第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，电信号经处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
本发明实施例中，在现有的以单频光脉冲编码技术应用于分布式Φ-OTDR***基础之上，用多频光脉冲编码代替单频光脉冲编码。提出了一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，通过声光调制器或I/Q调制器对信号进行调制，再合并为一路光信号注入传感光纤，在接收端进行相干探测，可以探测到返回脉冲的强度、相位的相关信息，并且使得脉冲编码对于扰动信号位置、强度、相位的探测没有时间差，可有效降低原有单频脉冲编码对于扰动信号长度、幅度以及频率的限制。利用声光调制器或I/Q调制器将多路脉冲编码信号调制成多频一路信号光注入光纤，有利于延长探测距离，减少对扰动信号幅度与频率等方面的限制，从而进一步提升***性能。
本发明能够解决单频脉冲编码应用于分布式Φ-OTDR传感***时对扰动信号的探测距离、信号幅度与频率的限制，大大提升***性能。这种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法与***，有望成为未来分布式Φ-OTDR光纤传感***信噪比、灵敏度、传感距离提升的实施方案。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，其特征在于，所述方法由基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***实现，所述基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***包括发送单元、第一耦合器、调制单元、掺铒光纤放大器、传感光纤、扰动模拟单元、接收单元、处理单元；其中，所述接收单元包括平衡光电探测器BPD和集成相干接收机ICR；
所述方法包括：
S1、所述发送单元输出光信号到所述第一耦合器，所述第一耦合器将所述光信号分成第一路光信号及第二路光信号；所述第一路光信号输入到所述调制单元，得到调制后的光信号；所述第二路光信号输入到所述接收单元；
S2、调制后的光信号经所述掺铒光纤放大器后，输入到所述传感光纤；所述传感光纤经所述扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号到所述掺铒光纤放大器，经所述掺铒光纤放大器后输入到所述接收单元；
S3、所述接收单元将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到所述处理单元，得到扰动信号信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的所述发送单元为窄线宽激光器；
所述第一耦合器为99：1的耦合器；
所述扰动模拟单元为压电陶瓷振荡器PZT。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中的所述调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器；
或者，所述调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1中的所述调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器；
所述S1中的所述第一路光信号输入到所述调制单元，得到调制后的光信号包括：
所述第一路光信号输入到所述分束器后，分为四路光信号，所述四路光信号经由任意波形发生器，得到四路不同的脉冲编码；所述四路不同的脉冲编码分别经所述四个不同频光纤声光调制器AOM调制；
经调制的四路光信号经所述第二耦合器合并为一路光信号，即调制后的光信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收单元为平衡光电探测器BPD；
所述接收单元将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到所述处理单元，得到扰动信号信息包括：
所述平衡光电探测器将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，所述电信号经所述处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1中的调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG；
所述S1中的第一路光信号输入到所述调制单元，得到调制后的光信号包括：
所述第一路光信号输入到所述任意波形发生器AWG进行脉冲编码后，输入到所述I/Q调制器，得到一路脉冲编码信号，即调制后的光信号；所述调制后的光信号包括调制频率为正、负频的光信号以及调制频率均为正频的光信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述调制后的光信号为调制频率为正、负频的光信号时，所述接收单元为集成相干接收机ICR；
所述接收单元将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到所述处理单元，得到扰动信号信息包括：
所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号经光学混频器Hybrid后，再经BPD转换为电信号，并将I路和Q路两路信号转换为复信号，所述复信号经所述处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述调制后的光信号为调制频率均为正频的光信号时，所述接收单元为平衡光电探测器BPD；
所述接收单元将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到所述处理单元，得到扰动信号信息包括：
所述平衡光电探测器将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并转换为电信号，所述电信号经所述处理单元提取分析后，得到扰动信号信息。
9.一种基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***，其特征在于，所述***用于实现基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感方法，所述基于多频脉冲编码的分布式Φ-OTDR传感***包括发送单元、第一耦合器、调制单元、掺铒光纤放大器、传感光纤、扰动模拟单元、接收单元、处理单元；其中，所述接收单元包括平衡光电探测器BPD和集成相干接收机ICR；其中：
发送单元，用于输出光信号到所述第一耦合器；
第一耦合器，用于将所述光信号分成第一路光信号及第二路光信号；
调制单元，用于得到调制后的光信号；
掺铒光纤放大器，用于将调制后的光信号经所述掺铒光纤放大器后，输入到所述传感光纤；
传感光纤，用于经所述扰动模拟单元扰动后，返回携带扰动信息的后向瑞利散射光信号；
扰动模拟单元，用于扰动所述传感光纤；
接收单元，用于将接收到的所述第二路光信号以及携带扰动信息的后向瑞利散射光信号混频，并发送到所述处理单元；
处理单元，用于得到扰动信号信息。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述调制单元包括分束器、四个不同频光纤声光调制器AOM、任意波形发生器AWG、第二耦合器；
或者，所述调制单元包括I/Q调制器、任意波形发生器AWG。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111470433.XA CN114111860B (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 基于多频脉冲编码的分布式φ-otdr传感方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111470433.XA CN114111860B (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 基于多频脉冲编码的分布式φ-otdr传感方法及*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114111860A true CN114111860A (zh) | 2022-03-01 |
| CN114111860B CN114111860B (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=80366650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111470433.XA Active CN114111860B (zh) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 基于多频脉冲编码的分布式φ-otdr传感方法及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114111860B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117969677A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 之江实验室 | 基于编码相位成像的声场探测方法、***、设备、介质 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101729141A (zh) * | 2008-10-21 | 2010-06-09 | 华为技术有限公司 | 对海缆***进行监测的方法和装置 |
| CN102412894A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-04-11 | 南京大学 | 多频探测光时分复用相干光时域反射仪方法和装置 |
| CN102571200A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-07-11 | 南京大学 | 多频探测光相干光时域反射仪方法和装置 |
| JP2013024814A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Anritsu Corp | 多波長同時測定ｏｔｄｒ及び多波長同時ｏｔｄｒ測定方法 |
| WO2013051196A1 (ja) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | ニューブレクス株式会社 | 分布型光ファイバ音波検出装置 |
| CN103954348A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 重庆大学 | 基于差分脉冲序列的分布式光纤振动传感*** |
| CN104034409A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 天津大学 | 基于脉冲编码外调制的分布式光纤振动传感方法及其*** |
| CN104568119A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-04-29 | 天津大学 | 一种单光源脉冲编码的光纤振动传感***及其传感方法 |
| CN105871457A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-17 | 中国科学院半导体研究所 | 光时域反射计***及其测量使用方法 |
| US20170307475A1 (en) * | 2014-11-16 | 2017-10-26 | DSIT Solutions Ltd. | Spectrally efficient optical frequency-domain reflectometry using i/q detection |
| CN107402029A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-28 | 电子科技大学 | 利用正交信号提高分布式光纤传感测量速度的方法及*** |
| CN108507662A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-09-07 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于多波长双光脉冲的光纤分布式传感方法与装置 |
| CN109459126A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-03-12 | 南京发艾博光电科技有限公司 | 一种降低探测死区概率的分布式光纤振动传感装置及方法 |
| CN110132331A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 电子科技大学 | 一种基于子啁啾脉冲提取的cotdr测量方法及其*** |
| CN111238551A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 北京科技大学 | 分布式相位敏感光时域反射仪传感***及相位提取方法 |
| CN111998933A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-27 | 武汉理工大学 | 一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法 |
| US20210033452A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | Zhejiang University | Frequency modulation demodulator based on fiber grating sensor array |
-
2021
- 2021-12-03 CN CN202111470433.XA patent/CN114111860B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101729141A (zh) * | 2008-10-21 | 2010-06-09 | 华为技术有限公司 | 对海缆***进行监测的方法和装置 |
| JP2013024814A (ja) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Anritsu Corp | 多波長同時測定ｏｔｄｒ及び多波長同時ｏｔｄｒ測定方法 |
| WO2013051196A1 (ja) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | ニューブレクス株式会社 | 分布型光ファイバ音波検出装置 |
| CN102412894A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-04-11 | 南京大学 | 多频探测光时分复用相干光时域反射仪方法和装置 |
| CN102571200A (zh) * | 2012-01-09 | 2012-07-11 | 南京大学 | 多频探测光相干光时域反射仪方法和装置 |
| CN103954348A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 重庆大学 | 基于差分脉冲序列的分布式光纤振动传感*** |
| CN104034409A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 天津大学 | 基于脉冲编码外调制的分布式光纤振动传感方法及其*** |
| US20170307475A1 (en) * | 2014-11-16 | 2017-10-26 | DSIT Solutions Ltd. | Spectrally efficient optical frequency-domain reflectometry using i/q detection |
| CN104568119A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-04-29 | 天津大学 | 一种单光源脉冲编码的光纤振动传感***及其传感方法 |
| CN105871457A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-17 | 中国科学院半导体研究所 | 光时域反射计***及其测量使用方法 |
| CN107402029A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-11-28 | 电子科技大学 | 利用正交信号提高分布式光纤传感测量速度的方法及*** |
| CN108507662A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-09-07 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于多波长双光脉冲的光纤分布式传感方法与装置 |
| CN109459126A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-03-12 | 南京发艾博光电科技有限公司 | 一种降低探测死区概率的分布式光纤振动传感装置及方法 |
| CN110132331A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-16 | 电子科技大学 | 一种基于子啁啾脉冲提取的cotdr测量方法及其*** |
| US20210033452A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | Zhejiang University | Frequency modulation demodulator based on fiber grating sensor array |
| CN111238551A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 北京科技大学 | 分布式相位敏感光时域反射仪传感***及相位提取方法 |
| CN111998933A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-27 | 武汉理工大学 | 一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| KEXIN CUI; FEI LIU; KUIRU WANG; XIAOJUN LIU; JINHUI YUAN; BINBIN: "Interference-Fading-Suppressed Pulse-Coding Φ-OTDR Using Spectrum Extraction and Rotated-Vector-Sum Method", 《IEEE PHOTONICS JOURNAL》 * |
| KUN ZHU;XIAN ZHOU;CHAO SHANG;WENGHONG CHUNG;HUA-YAW TAM;CHAO LU: "Dual-Path Phase-Sensitive OTDR for Simultaneously Individual Vibration Monitoring", 《2019 ASIA COMMUNICATIONS AND PHOTONICS CONFERENCE (ACP)》 * |
| 杨淑莉: "用I/Q调制器产生常用模拟通信信号", 《科技信息》 * |
| 林圣淘,王子南,熊吉,吴悦,饶云江: "光纤瑞利散射传感抗干涉衰落技术研究进展", 《激光与光电子学进展》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117969677A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 之江实验室 | 基于编码相位成像的声场探测方法、***、设备、介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114111860B (zh) | 2022-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108286992B (zh) | 基于数字双啁啾脉冲调制的分布式光纤声传感装置及方法 | |
| CN109540280B (zh) | 一种相位敏感型光时域反射***提高效率的信号处理方法 | |
| CN108415067B (zh) | 一种基于微结构光纤分布式声波传感的地震波测量*** | |
| CN107884060B (zh) | 一种光纤分布式传感探测方法及装置 | |
| CN108827447B (zh) | 一种异频双脉冲cotdr传感装置和方法 | |
| Wu et al. | Bipolar-Coding $\Phi $-OTDR with Interference Fading Elimination and Frequency Drift Compensation | |
| CN106768277B (zh) | 一种分布式光纤振动传感装置的解调方法 | |
| CN107063433B (zh) | 基于Golay互补序列的相位敏感型光时域反射仪及其实现方法 | |
| CN105004355B (zh) | 一种基于偏振态正交光脉冲对的φ‑otdr增强方法及装置 | |
| JP2016524715A (ja) | 光パルス圧縮反射装置 | |
| EP3414542B1 (en) | Optical time domain reflectometry | |
| CN110617874B (zh) | 基于双脉冲移相干涉的φ-otdr***及相位解调方法 | |
| CN113852416B (zh) | 具有衰落噪声识别消除的相位解调方法及装置 | |
| US11725965B2 (en) | Method and device for reconstructing a backscattered electromagnetic vector wave | |
| CN114543973B (zh) | 一种分布式超高频振动信号测量方法及光纤传感器 | |
| Liu et al. | Quantitative demodulation of distributed low-frequency vibration based on phase-shifted dual-pulse phase-sensitive OTDR with direct detection | |
| CN108592963B (zh) | 一种时分复用光纤传感***乘性噪声的抑制方法及其*** | |
| CN110411334B (zh) | 一种改进的相位载波pgc解调方法及*** | |
| Liu et al. | Golay coding Φ-OTDR with distributed frequency-drift compensation | |
| CN114111860B (zh) | 基于多频脉冲编码的分布式φ-otdr传感方法及*** | |
| CN116086591B (zh) | 采用时频复用和相位基值参考的分布式声波传感方法和*** | |
| CN113483790A (zh) | 一种分布式声学传感相位解调方法及*** | |
| CN109724529A (zh) | 基于多斜坡辅助的大动态范围布里渊快速测量*** | |
| CN112325911A (zh) | 硅基微环脉冲编码时分复用动态波长解调方法 | |
| CN114993448B (zh) | 一种长距离分布式振动监测装置及监测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |