CN117419751A - 面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法及装置，包括：基于信号源获取线性扫频信号光；所述扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号，所述扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号；采用时间延迟干涉算法对所述第一外差信号和所述第二外差信号进行处理，实现了对激光相位噪声的直接补偿；基于所述激光相位噪声的直接补偿还原得到应变信号。本发明通过补偿激光相位噪声，可以实现远超其光源相干长度的距离下应变信号的高精度测量。
Description
技术领域
本发明涉及分布式光纤传感与激光测量技术领域，特别涉及一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法及装置。
背景技术
分布式光纤传感与测量技术，可利用光纤中的瑞利散射、布里渊散射等物理机制，通过检测光纤中后向散射光信号特征，以感知、获取和分析光纤沿线的物理量信息与其状态。光频域反射(OFDR)技术，是一种典型的分布式光纤传感与测量技术，其测量原理是基于高相干、低相噪的宽范围线性扫频激光和相干解调。根据OFDR对光纤沿线物理量的感知机制，其可进一步划分为幅度型OFDR和相位型OFDR(φ-OFDR)。幅度型OFDR依靠后向瑞利散射幅度的统计特性，通过分析比较不同时刻测量结果之间的相关性，来实现对信息的感知。与之相比，φ-OFDR则依赖于对光纤中后向瑞利散射信号的相位信息的提取，其通过对拍频信号相位的分析，可获得待测物理量的确切波形(包括其频率和幅度等)信息。得益于后向瑞利散射的相位与振动、应变等待测物理量之间具有线性的响应关系，因此，相比幅度型OFDR，φ-OFDR具有更高的灵敏度和测量精度，是OFDR技术发展的重要方向。本发明进一步深入研究和改进φ-OFDR技术，以满足特定领域的需求，提高性能和应用价值。
实际上，高相干、低相噪的宽范围线性扫频激光生成面临着诸多技术挑战。一方面，窄线宽激光器往往调谐性能有限，较难以支持宽范围扫频。而具有较宽调谐范围的激光器，通常需通过调谐其腔长来实现大范围扫频，其谐振腔稳定性易受到影响，故其相位噪声较差。如同时，基于外部调制方法所产生的扫频激光，其频率扫频范围受到光、电器件调制带宽的限制，且额外的调制驱动增加了***的成本与复杂度。
针对此现状，需采用相位噪声补偿技术抑制其对***测量性能的影响和制约。目前，报道的激光相噪补偿技术通常利用光辅助干涉获取相位误差信息，然后采用数字方式对信号进行相位补偿。
目前，主流的激光相噪补偿技术可分为三种主要方法：
1.基于重采样的相噪补偿技术：该方法利用辅助干涉仪信号的等相位间隔点作为采样时钟，对辅助干涉仪信号进行重采样，然后使用重采样信号来对原始测量信号进行相噪补偿。
2.相位噪声补偿的光频域反射仪(PNC-OFDR)：该方法利用外调制的方法产生线性扫频光，在重采样相噪补偿技术的基础上，再利用结联生成相位的方法，得到适用于长距离测量的参考信号。
3.去斜滤波法补偿激光相位噪声技术：该方法首先利用辅助臂信号估计激光相位误差，然后采用去斜(deskew)滤波器对激光相位噪声进行补偿。
尽管以上三种方法的信号获取和处理方式有一定区别，其均是依赖于构造的辅助干涉结构，以获取激光的相位噪声信息，并利用其再对激光相位噪声导致的拍频相噪进行补偿，从而降低激光相位噪声对OFDR性能的影响，提升有效测量距离，确保达到扫频范围限制的理论空间分辨率。
然而，由于上述方法对相位噪声的获取均依赖于所构造的辅助干涉结构，其面临一些共性问题：其一，辅助干涉需要长的干涉臂延迟差，长度约为光源相干长度的一半，导致干涉信号对环境敏感，稳定性差，无法满足实际应用需求；其二，采用长辅助干涉臂只能对接近其臂长的延迟的光纤位置进行估计，导致补偿效果不均匀，信噪比波动较大。补偿效果最好的是位置接近辅助干涉臂长的回波信号，而偏离该位置的信号补偿效果较差；其三，上述相位补偿方法主要针对的都是在后向瑞利散射信号的幅度，即主要针对由于激光相位噪声导致的幅度展宽和信噪比恶化进行补偿和校正，其难以直接对后向瑞利散射的相位进行补偿无法得到振动信号的确切波形和频率等信息。
根据φ-OFDR测量原理，激光相位噪声、扫频非线性等直接噪声后向瑞利散射相位的损伤，因此，现有的相位噪声补偿技术和方法，较难以实现直接针对后向瑞利散射相位的补偿或校正，即难以在φ-OFDR中实现对相位信号的直接补偿。尽管部分补偿技术，通过对后向瑞利散射幅度的补偿，一定程度上可以提升相位的信噪比，但其本质上还是对强度进行补偿，然后再提取相位信息，导致实现补偿的过程复杂，效果不甚明显。
综上所述，现有的激光相噪补偿技术在对后向瑞利散射相位的直接补偿方面存在局限性，面临稳定性、有效性等挑战。因此，迫切地需要研究一种能够对相位进行直接补偿的激光相位噪声补偿方法，提升φ-OFDR***测量性能。因此，本专利发明了一种基于时间延迟干涉的OFDR分布式测量装置及相噪补偿方法，通过补偿激光相位噪声，可以实现远超其光源相干长度的距离下应变信号的高精度测量。
发明内容
本发明提供的一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，包括：
基于信号源获取扫频信号光；
所述扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号，所述扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号；
采用时间延迟干涉算法对所述第一外差信号和所述第二外差信号进行处理，得到激光相位噪声的直接补偿；
基于所述激光相位噪声的直接补偿还原得到应变信号。
可选地，所述扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号的过程包括：
所述扫频信号光经分束得到测量光和参考光；
对所述测量光进行分束得到第二测量光和测量干涉仪本振光；
通过对设置的反射点施加应变信号对所述第二测量光进行处理，得到处理后第二测量光；
将所述处理后第二测量光和所述测量干涉仪本振光进行合束得到第一外差干涉光；
对所述第一外差干涉光进行探测得到第一外差信号。
可选地，所述扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号的过程包括：
对所述参考光进行分束得到第二参考光和参考干涉仪本振光；
所述第二参考光经参考光纤处理得到处理后第二参考光；
将所述处理后第二参考光和所述参考干涉仪本振光进行合束得到第二外差干涉光；
对所述第二外差干涉光进行探测得到第二外差信号。
可选地，获取激光相位噪声的直接补偿的过程包括：
基于傅里叶频谱获得所述第一外差干涉光的反射点所在位置对应的频率和所述第二外差干涉光的参考光纤长度对应频率；
基于所述频率得到反射点时延和参考光纤时延；
基于所述频率通过带通滤波器滤出各个反射点信号和参考光信号；
基于希尔伯特变换得到反射点信号的相位；
基于所述时延和时间延迟干涉算法对所述反射点时延和参考光纤时延进行时间平移并组合，完成各个反射点的相位噪声的补偿，得到所述第一外差干涉光各个反射点的相位补偿信号；
基于所述各个反射点相位进行差分，得到所述待测应变信号的延迟自相干信号。
可选地，所述反射点的相位差的计算公式如下：
Λ＝Λ1,1-Λ1,2
Λ1,1＝[s1,1(t)-s2(t)]-[s1,1(t-t2)-s2(t-t1,1)]＝pr(t)-pr(t-t2)
Λ1,2＝[s1,2(t)-s2(t)]-[s1,2(t-t2)-s2(t-t1,2)]＝pr(t)-pr(t-t2)+ps(t)-ps(t-t2)
式中，Λ表示两个经过时间延迟干涉激光相噪补偿方法后的反射点之间的相位差，Λ1,1表示经过时间延迟干涉激光相噪补偿方法后反射点1的相位，Λ1,2表示经过时间延迟干涉激光相噪补偿方法后反射点2的相位，s1,1(t)表示从测量路提取的反射点1相位，s2(t)表示从参考路提取的相位，s1,1(t-t2)表示对测量路提取的反射点1相位进行时间延迟，t2表示参考路时间延迟，s2(t-t1,1)表示对参考路提取的相位进行时间延迟，t1,1表示反射点1的时间延迟，pr(t)表示待测光纤抖动引入的相位变化，pr(t-t2)表示对光纤抖动引入的相位变化进行时间延迟，s1,2(t)表示从测量路提取的反射点2相位，s1,2(t-t2)表示对测量路提取的反射点2相位进行时间延迟，s2(t-t1,2)表示对参考路提取的相位进行时间延迟，t1,2表示反射点2的时间延迟，ps(t)表示待测应变信号，ps(t-t2)表示待测应变信号时间延迟。
可选地，得到应变信号的过程包括：
基于所述第一外差干涉光的相位噪声补偿得到仅有环境抖动干扰的应变信号；
基于所述各个反射点相位进行差分得到所述应变信号的延迟自相干信号；
对所述延迟自相干信号信号进行低通滤波处理和系数处理得到应变信号。
本发明还公开了一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿装置，包括：扫频光源、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、环形器、待测光纤、参考光纤、PZT、第四耦合器、第五耦合器、第一平衡光电探测器、第二平衡光电探测器、示波器和数字信号处理模块；
其中，所述扫频光源用于产生扫频信号光；
所述第一耦合器与所述扫频光源连接，所述第一耦合器用于将所述扫频信号光分为测量光和参考光；
所述第二耦合器与所述第一耦合器连接，所述第二耦合器用于将所述测量光分为第二测量光和测量干涉仪本振光；
所述第二耦合器、环形器、待测光纤和所述PZT依次连接，其中，所述环形器用于接收所述第二测量光，并输出经过所述待测光纤和所述PZT处理的第二测量光；
所述PZT用于施加待测应变信号；
所述第四耦合器与所述环形器连接，所述第四耦合器用于将经过处理的第二测量光和测量干涉仪本振光进行合束，得到第一外差干涉光；
所述第一平衡光电探测器与所述第四耦合器连接，所述第一平衡光电探测器用于将所述第一外差干涉光的光信号转换为电信号，得到第一外差信号；
所述第三耦合器与所述第一耦合器连接，所述参考光纤与所述第三耦合器连接，所述第三耦合器连接用于将所述参考光分为第二参考光和参考干涉仪本振光；
所述第五耦合器与所述参考光纤连接，所述第五耦合器用于将所述第二参考光和参考干涉仪本振光进行合束，得到第二外差干涉光；
所述第二平衡光电探测器与所述第五耦合器连接，所述第二平衡光电探测器用于将所述第二外差干涉光的光信号转换为电信号，得到第二外差信号；
示波器均与所述第一平衡光电探测器和所述第二平衡光电探测器连接，所述示波器用于探测采集所述第一外差信号和所述第二外差信号的拍频数据；
所述数字信号处理模块用与所述示波器连接，所述数字信号处理模块用于采用时间延迟干涉算法得到激光相位噪声的直接补偿，并基于所述激光相位噪声的直接补偿还原的得到应变信号。
可选地，所述示波器的最大采样频率20GHz，双通道最大采样点数为40Mpts。
本发明具有如下技术效果：
1、本发明在相噪补偿机制中属于相位直接补偿，与现有方法不同，该方法实现了对激光器相位的直接补偿，而不仅仅是线宽的补偿。这意味着该方法能够从相位上更准确补偿激光相位噪声，从而提高应变信号的精度，从而提高测量***的性能。
2、本发明针对干涉信号对环境敏感以及稳定性差的问题进行改进。与传统的相位补偿方法相比，可以选用更短更稳定的光纤作为辅助干涉仪。该方法能够降低或消除环境干扰对干涉信号的影响，从而提高***的稳定性和抗干扰能力。这将使补偿***在实际应用场景中更加可靠和稳定。
3、本发明解决了现有方法中补偿效果不均匀的问题。相比于依赖于长干涉臂延迟差的方法，该方法能够实现更均匀的相位补偿效果。无论回波信号的位置如何偏离，该方法都能提供相对一致和准确的相位补偿，降低相位噪声。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种基于时间延迟干涉的激光相噪补偿方法流程框图；
图2为本发明实施例中的一种基于时间延迟干涉的激光相噪补偿装置示意图；
图3为本发明实施例中的相位噪声补偿前后时域对比图；
图4为本发明实施例中的相位噪声补偿前后频域对比图；
附图说明：1、扫频光源；2、第一耦合器；3、第二耦合器；4、第三耦合器；5、环形器；6、待测光纤；7、参考光纤；8、PZT；9、第四耦合器；10、第五耦合器；11、第一平衡光电探测器；12、第二平衡光电探测器；13、示波器；14、数字信号处理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于时间延迟干涉的激光相噪补偿方法与装置，其目的在于对OFDR准分布式测量实现对相位进行直接的高均匀高稳定的相噪补偿。
如图1所示，本实施例提供了一种基于时间延迟干涉的相噪补偿方法，包括：
基于信号源获取扫频信号光：采用一个信号源产生信号光，生成频率周期抖动的扫频激光，即扫频信号光；
扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号，扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号：具体实施过程包括：扫频信号光经过第一耦合器2分成两束，一束注入OFDR测量环路作为测量光，另一束注入参考环路作为参考光；测量光经过第二耦合器3分成两束，作为测量干涉仪的本振光和测量光，测量光注入环形器5端口a，环形器5端口b连接待测光纤6，环形器5端口c连接第四耦合器9，在光纤中设置了两个反射点，并用压电换能器8在光纤尾端加入待测应变信号；同时将所述参考光经过第三耦合器4分束，作为参考干涉仪的本振光和参考光，参考光经过高稳定延时光纤；
将所述测量干涉仪的测量光与本振光进行合束，形成第一外差干涉光；将所述参考干涉仪的参考光与本振光进行合束，形成第二外差干涉光；通过平衡探测器转换成电信号，即第一外差信号和第二外差信号，再进入数字信号处理模块；
探测采集所述第一外差干涉光和所述第二外差干涉光；在傅里叶频谱上可以得到第一外差干涉光两个反射点的频率和第二外差干涉光的光纤长度，这个频率对应了两个反射点是延时t1,1和t1,2，和参考光纤延迟t2，然后用FIR滤波器滤出第一外差干涉光中的两个反射点的信号反射点信号的相位为s1,1和s1,2，即：p(t)-p(t-t1,1)+pr(t)和p(t)-p(t-t1,2)+pr(t)+ps(t)，其中p(t)代表相位噪声引起的误差，pr(t)表示光纤抖动、环境温度变化等带来的相位误差，因为两个反射点相距近，可以近似相等，ps(t)表示待测应变信号，施加在第二个反射点上；
采用时间延迟干涉算法对第一外差信号和第二外差信号进行处理，实现对激光相位噪声的直接补偿，基于激光相位噪声的直接补偿还原得到应变信号，具体实施过程包括：采用时间延迟干涉算法，将第二外差干涉光数据与第一外差干涉光的两个反射点信号分别对数据进行时间平移，即第一外差干涉光数据的两个反射点信号延迟t2，第二外差干涉光数据分别延迟t1,1和t1,2；
将上述信号进行线性组合得到Λ＝[s1(t)-s2(t)]-[s1(t-t2)-s2(t-t1)]，其中s1表示s1,1或s1,2，t1表示t1,1或t1,2；计算两个反射点的相位差值，就可以实现对第一外差干涉光的相位补偿，得到信号ps(t)-ps(t-t2)，在经过一个相当于积分操作的低通滤波器和简单的系数处理，就可以还原出应变信号ps(t)；
如图2所示，本发明还提供一种基于时间延迟干涉的相噪补偿装置，包括：扫频光源1，第一耦合器2，第二耦合器3，第三耦合器4，第四耦合器9，第五耦合器10，环形器5，待测光纤6，参考光纤7，PZT8，第一平衡光电探测器11，第二平衡光电探测器12，示波器13以及数字信号处理模块14；
所述扫频光源1用于产生扫频信号光；所述第一耦合器2用于将扫频信号光分成测量光与参考光；所述第二耦合器3用于将所述第一耦合器2所分的测量光分为第二测量光和测量干涉仪本振光；所述第三耦合器4用于对所述第一耦合器2所分的参考光分成第二参考光和参考干涉仪本振光；
所述环形器5位于测量干涉仪的OFDR测量路；所述待测光纤与所述连接环形器5端口a，环形器5端口b连接待测光纤6，并用PZT8(压电换能器)施加待测应变信号，环形器5端口c连接第四耦合器9；参考光纤位于参考干涉仪的参考路；所述第四耦合器9用于将所述第二测量光与测量干涉仪本振光进行合束，形成第一外差干涉光，由所述第一平衡光电探测器探测11；所述第二测量光经过环形器5、待测光纤6之后再经过PZT8施加应变的反射点，经反射回环形器5，由环形器5输出；所述第五耦合器10用于将所述第二参考光与参考干涉仪本振光进行合束，形成第二外差干涉光，由所述第二平衡光电探测器12探测；
所述示波器13用于探测采集所述第一外差干涉光和所述第二外差干涉光的拍频数据；所述处理器用于采用时间延迟干涉算法，将第二外差干涉光数据与第一外差干涉光的两个反射点信号分别对数据进行时间平移，即第一外差干涉光数据的两个反射点信号延迟t2，第二外差干涉光数据分别延迟t1,1和t1,2；将上述信号进行线性组合得到Λ＝[s1(t)-s2(t)]-[s1(t-t2)-s2(t-t1)]，其中s1表示s1,1或s1,2，t1表示t1,1或t1,2；
计算两个反射点的相位差值，就可以实现对第一外差干涉光数据的相位补偿，得到信号ps(t)-ps(t-t2)，在经过一个相当于积分操作的低通滤波器和简单的系数处理，就可以还原出应变信号ps(t)；
进一步，所述示波器的最大采样频率20GHz，双通道最大采样点数为40Mpts。
实施例二
本实施例公开了一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，具体包括以下内容：
采用一个信号源产生扫频信号光；
扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号，扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号的过程包括：
扫频信号光经过第一耦合器2分成两束，一束注入OFDR测量环路作为测量光，另一束注入参考环路作为参考光；测量光经过第二耦合器3分成两束，作为测量干涉仪的本振光和测量光，测量光连接环形器5端口a，环形器5端口b连接待测光纤6，环形器5端口c连接第四耦合器9，在光纤中设置了两个反射点，并用压电换能器8在光纤尾端加入待测振幅为5v、频率为2kHz的应变信号；同时将所述参考光经过第三耦合器4分束，作为参考干涉仪的本振光和参考光，参考光经过高稳定延时光纤7；
将所述测量干涉仪的测量光与本振光进行合束，形成第一外差干涉光；将所述参考干涉仪的参考光与本振光进行合束，形成第二外差干涉光；通过平衡探测器转换成电信号，即第一外差信号和第二外差信号，再进入数字信号处理模块14；
探测采集所述第一外差干涉光和所述第二外差干涉光；在傅里叶频谱上可以得到第一外差干涉光两个反射点的频率和第二外差干涉光的光纤长度，这个频率对应了两个反射点是延时t1,1和t1,2，和参考光纤延迟t2，然后用FIR滤波器滤出第一外差干涉光中的两个反射点的信号反射点信号的相位为s1,1和s1,2，即：p(t)-p(t-t1,1)+pr(t)和p(t)-p(t-t1,2)+pr(t)+ps(t)，其中p(t)代表相位噪声引起的误差，pr(t)表示光纤抖动、环境温度变化等带来的相位误差，因为两个反射点相距近，可以近似相等，ps(t)表示待测应变信号，在本例中ps(t)为振幅为5v、频率为2kHz的应变信号；
采用时间延迟干涉算法对第一外差信号和第二外差信号进行处理，实现对激光相位噪声的直接补偿；基于激光相位噪声的直接补偿还原得到应变信号，具体实施过程包括：采用时间延迟干涉算法，将第二外差干涉光数据与第一外差干涉光的两个反射点信号分别对数据进行时间平移，即第一外差干涉光数据的两个反射点信号延迟t2，第二外差干涉光数据分别延迟t1,1和t1,2；将上述信号进行线性组合得到：
Λ1,1＝[s1,1(t)-s2(t)]-[s1,1(t-t2)-s2(t-t1,1)]＝pr(t)-pr(t-t2)
Λ1,2＝[s1,2(t)-s2(t)]-[s1,2(t-t2)-s2(t-t1,2)]＝pr(t)-pr(t-t2)+ps(t)-ps(t-t2)
计算两个反射点的相位差值Λ1,1-Λ1,2，就可以实现对第一外差干涉光数据的相位噪声补偿，得到信号ps(t)-ps(t-t2)；再经过一个相当于积分操作的低通滤波器和简单的系数处理，就可以还原出应变信号ps(t)，如图3、图4所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，其特征在于，包括：
基于信号源获取扫频信号光；
所述扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号，所述扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号；
采用时间延迟干涉算法对所述第一外差信号和所述第二外差信号进行处理，实现对激光相位噪声的直接补偿；
基于所述激光相位噪声的直接补偿还原得到应变信号。
2.根据权利要求1所述的面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，其特征在于，所述扫频信号光经测量干涉仪得到第一外差信号的过程包括：
所述扫频信号光经分束得到测量光和参考光；
对所述测量光进行分束得到第二测量光和测量干涉仪本振光；
通过对设置的反射点施加应变信号，对所述第二测量光进行处理，得到处理后第二测量光；
将所述处理后第二测量光和所述测量干涉仪本振光进行合束得到第一外差干涉光；
对所述第一外差干涉光进行探测得到第一外差信号。
3.根据权利要求2所述的面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，其特征在于，所述扫频信号光经参考干涉仪得到第二外差信号的过程包括：
对所述参考光进行分束得到第二参考光和参考干涉仪本振光；
所述第二参考光经参考光纤处理得到处理后第二参考光；
将所述处理后第二参考光和所述参考干涉仪本振光进行合束得到第二外差干涉光；
对所述第二外差干涉光进行探测得到第二外差信号。
4.根据权利要求3所述的面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，其特征在于，获取激光相位噪声的直接补偿的过程包括：
基于傅里叶频谱获得所述第一外差干涉光的反射点所在位置的对应频率和所述第二外差干涉光的参考光纤长度对应频率；
基于所述频率得到反射点时延和参考光纤时延；
基于所述频率通过带通滤波器滤出各个反射点信号和参考光信号；
基于希尔伯特变换得到反射点信号的相位；
基于所述时延和时间延迟干涉算法对所述反射点时延和参考光纤时延进行时间平移并组合，完成各个反射点的相位噪声的补偿，得到所述第一外差干涉光各个反射点的相位补偿信号。
5.根据权利要求4所述的面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，其特征在于，所述反射点的相位差的计算公式如下：
Λ＝Λ1,1-Λ1,2
Λ1,1＝[s1,1(t)-s2(t)]-[s1,1(t-t2)-s2(t-t1,1)]＝pr(t)-pr(t-t2)
Λ1,2＝[s1,2(t)-s2(t)]-[s1,2(t-t2)-s2(t-t1,2)]＝pr(t)-pr(t-t2)+ps(t)-ps(t-t2)
式中，Λ表示两个经过时间延迟干涉激光相噪补偿方法后的反射点之间的相位差，Λ1,1表示经过时间延迟干涉激光相噪补偿方法后反射点1的相位，Λ1,2表示经过时间延迟干涉激光相噪补偿方法后反射点2的相位，s1,1(t)表示从测量路提取的反射点1相位，s2(t)表示从参考路提取的相位，s1,1(t-t2)表示对测量路提取的反射点1相位进行时间延迟，t2表示参考路时间延迟，s2(t-t1,1)表示对参考路提取的相位进行时间延迟，t1,1表示反射点1的时间延迟，pr(t)表示待测光纤抖动引入的相位变化，pr(t-t2)表示对光纤抖动引入的相位变化进行时间延迟，s1,2(t)表示从测量路提取的反射点2相位，s1,2(t-t2)表示对测量路提取的反射点2相位进行时间延迟，s2(t-t1,2)表示对参考路提取的相位进行时间延迟，t1,2表示反射点2的时间延迟，ps(t)表示待测应变信号，ps(t-t2)表示待测应变信号时间延迟。
6.根据权利要求5所述的面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿方法，其特征在于，得到应变信号的过程包括：
基于所述第一外差干涉光的相位噪声补偿得到仅有环境抖动干扰的应变信号；
基于所述各个反射点相位进行差分得到所述应变信号的延迟自相干信号；
对所述延迟自相干信号信号进行低通滤波处理和系数处理得到应变信号。
7.一种面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿装置，其特征在于，包括：扫频光源(1)、第一耦合器(2)、第二耦合器(3)、第三耦合器(4)、环形器(5)、待测光纤(6)、参考光纤(7)、PZT(8)、第四耦合器(9)、第五耦合器(10)、第一平衡光电探测器(11)、第二平衡光电探测器(12)、示波器(13)和数字信号处理模块(14)；
其中，所述扫频光源(1)用于产生扫频信号光；
所述第一耦合器(2)与所述扫频光源(1)连接，所述第一耦合器(2)用于将所述扫频信号光分为测量光和参考光；
所述第二耦合器(3)与所述第一耦合器(2)连接，所述第二耦合器(3)用于将所述测量光分为第二测量光和测量干涉仪本振光；
所述第二耦合器(3)、环形器(5)、待测光纤(6)和所述PZT(8)依次连接，其中，所述环形器(5)用于接收所述第二测量光，并输出经过所述待测光纤(6)和所述PZT(8)处理的第二测量光；
所述PZT(8)用于施加待测应变信号；
所述第四耦合器(9)与所述环形器(5)连接，所述第四耦合器(9)用于将经过处理的第二测量光和测量干涉仪本振光进行合束，得到第一外差干涉光；
所述第一平衡光电探测器(11)与所述第四耦合器(9)连接，所述第一平衡光电探测器(11)用于将所述第一外差干涉光的光信号转换为电信号，得到第一外差信号；
所述第三耦合器(4)与所述第一耦合器(2)连接，所述参考光纤(7)与所述第三耦合器(4)连接，所述第三耦合器(4)连接用于将所述参考光分为第二参考光和参考干涉仪本振光；
所述第五耦合器(10)与所述参考光纤(7)连接，所述第五耦合器(10)用于将所述第二参考光和参考干涉仪本振光进行合束，得到第二外差干涉光；
所述第二平衡光电探测器(12)与所述第五耦合器(10)连接，所述第二平衡光电探测器(12)用于将所述第二外差干涉光的光信号转换为电信号，得到第二外差信号；
示波器(13)均与所述第一平衡光电探测器(11)和所述第二平衡光电探测器(12)连接，所述示波器(13)用于探测采集所述第一外差信号和所述第二外差信号的拍频数据；
所述数字信号处理模块(14)用与所述示波器(13)连接，所述数字信号处理模块(14)用于采用时间延迟干涉算法得到激光相位噪声的直接补偿，并基于所述激光相位噪声的直接补偿还原的得到应变信号。
8.根据权利要求7所述的面向光频域反射的时间延迟干涉激光相噪补偿装置，其特征在于，所述示波器(13)的最大采样频率20GHz，双通道最大采样点数为40Mpts。
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