[发明专利]基于相干瑞利散射的多路振动检测方法及其检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感信号处理技术领域，特别涉及基于相干瑞利散射的多路振动检测方法及其检测系统。

背景技术

相干瑞利散射又称为相位敏感光时域反射技术(Φ-OTDR)，该技术将分布式光纤传感技术和干涉型光纤传感技术的优势相结合，既实现了全范围的检测又具有较高的灵敏度。

该技术的实现原理如下：窄线宽激光经过调制器之后变为脉冲光，经过放大的脉冲光进入传感光纤，在光源的相干长度内脉冲光的后向瑞利散射光相互干涉，干涉信号经过环形器进入探测器，一般干涉信号比较弱需要经过放大和滤波之后再进行探测，然后进行数据的采集和处理。当有振动信号作用在传感光纤时，干涉信号会产生较大的扰动，对该扰动实时捕捉从而实现了振动信号的检测与定位。

为了提高系统分辨率，被调制器调制后的光源脉冲占空比越来越小，而且为了避免测量光纤中激光脉冲之间的相互干扰，需要保证测量光纤中始终只有一个激光脉冲存在。在没有脉冲光时光纤中没有瑞利散射光，为了减少不必要数据的采集，通常做法是将调制器的触发信号接入采集卡，有脉冲光时触发采集卡采集数据，没有脉冲光时采集卡不采集数据，这样导致采集卡的利用效率较低。同时，目前基于该技术的振动检测装置都是一套系统对应一条传感光纤，对于需要多路检测的地域比如城市管网、分区域周界安防等需要安装多套系统，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于相干瑞利散射的多路振动检测方法及其检测系统，以提高基于相干瑞利散射系统中采集卡的利用率较，实现对多路振动信号的检测。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于相干瑞利散射的多路振动检测方法，包括如下步骤：

1)光源模块发出的脉冲光经1×N耦合器分为N路脉冲光；

2)各路脉冲光经延迟器和环形器后产生后向瑞利散射光信号；

第i路脉冲光经过环形器和/或延迟器后在长度为L_i的传感光纤i中传输时间为t_i；所述第i路脉冲光在传感光纤i中的传输时间t_i计算公式为：

ti=2Linc,(i=1,2,...N)]]>

第i+1路脉冲光经过延迟器i和环形器之后进入传感光纤i+1，所述延迟器i的延迟时间Δt_i与第i路脉冲光在传感光纤i中的传输时间为t_i相等，即t_i＝Δt_i；且各路脉冲光在传感光纤中的传输时间与脉冲光的脉冲周期T满足：

t₁+t₂+…+t_N＝T

其中，n为传感光纤纤芯折射率，L_i为传感光纤i的长度，c为真空中光速，T为脉冲光的脉冲周期，i＝1,2,3，…N；

3)传感光纤中的后向瑞利散射光信号经过1×N光开关后进入检测模块，检测模块的采集卡进行数据采集，检测模块的数据处理部分对数据进行处理,通过延迟器和1×N光开关控制各条传感光纤的振动检测，实现传感光纤的分时检测；所述1×N光开关的第i-1通道和第i通道之间的转换时间St_i与第i路脉冲光的后向瑞利散射光信号在传感光纤i中的传输时间t_i相等，即St_i＝t_i＝Δt_i；

4)当有振动信号作用在传感光纤上时，传感光纤中的后向瑞利散射光信号发生较大的扰动，对该扰动捕捉和定位从而实现振动信号的检测；

5)不同的振动事件作用在传感光纤上时造成的扰动信号会有不同，通过对不同信号进行模式识别从而实现振动信号的自动识别。

本发明还提供了另一种基于相干瑞利散射的多路振动检测方法，包括如下步骤：