[发明专利]基于光量子反演的光纤传感方法及系统

权利要求书

1.一种基于光量子反演的光纤传感系统，其特征在于，包括：脉冲激光器、波分复用器、APD模块、1×4光开关、传感光纤和信号处理模块；

其中，所述脉冲激光器与所述波分复用器的输入端相连，所述传感光纤与所述波分复用器的COM端相连，所述波分复用器的两个输出端分别接双通道APD模块的输入端，所述APD模块输出端分别连接到所述信号处理模块；所述脉冲激光器发出的脉冲光通过所述波分复用器进入所述传感光纤并进入测温现场，经测温现场沿所述传感光纤返回传输的散射光再进入所述波分复用器，在所述波分复用器中进行滤光输出Stokes光和Anti-Stokes光，所述Stokes光和Anti-Stokes光分别进入两个APD模块完成光量子探测，最后所述信号处理模块根据光量子数量反演得到入射光强，并对入射光强度进行累加平均、小波降噪和分析计算，得出光纤沿线温度分布曲线，完成温度解调。

2.如权利要求1所述的基于光量子反演的光纤传感系统，其特征在于，所述脉冲激光器的中心波长为1550nm，脉冲宽度为10ns，重复频率为10KHz，峰值功率为20W。

3.如权利要求1所述的基于光量子反演的光纤传感系统，其特征在于，所述的波分复用器由中心波长为1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射光宽带滤波片、中心波长为1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光宽带滤波片和Rayleigh散射光滤波片构成。

4.如权利要求1所述的基于光量子反演的光纤传感系统，其特征在于，所述传感光纤为高导热型62.5um多模传感光纤。

5.如权利要求1至4任一项所述的基于光量子反演的光纤传感系统，其特征在于，所述APD模块由同一型号的两个工作于盖革模式的APD和恒温控制电路等组成，两个APD分别完成Stokes光和Anti-Stokes光双通道光强检测。

6.一种基于光量子反演的光纤传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

令APD模块中的APD长期有效地工作于盖革模式，使其具备光量子响应能力；

根据实际所需传感长度，将激光器输出分为近端脉冲和远端脉冲，其中，远端脉冲功率大于近端脉冲；

先遮盖APD，完成暗计数值的存储，再由信号处理模块控制盖革模式APD，完成背向散射光照下光量子响应电脉冲计数，结合暗计数值，反演得到实际入射光强度；

对实际入射光强度进行累加平均，完成预处理；

对经过预处理的数据做提升小波变换，获得不同尺度下的小波系数；

对含噪信号的小波系数做阈值处理，去掉高频小波系数；

对处理后的小波系数，进行小波逆变换，完成信号重构，得到干净信号；

对干净信号再做一定数量的累加平均，以得到更加好的降噪效果；

分别计算近端脉冲和远端脉冲所负责传感的数据点，最后拼接成一条完整的数据曲线，完成解调工作。