[发明专利]基于自适应参考补偿的分布式应变传感系统及其测量方法

权利要求书

1.一种基于自适应参考补偿的分布式应变传感系统，其特征在于，包括：

光源模块(1)，用于产生两路连续的窄线宽激光探针光和本振光；

脉冲调制模块(2)，其输入端与所述光源模块(1)输出端连接，用于将所述连续的窄线宽激光探针光进行脉冲调制并移频，输出短脉冲激光序列；

环形器(3)，其输入端与所述脉冲调制模块(2)输出端连接，用于实现短脉冲光序列与多个散射光序列在传感光纤中双向传输；

应变传感光缆(4)，刻写有散射增强点，其输入端与所述脉冲调制模块(2)输出端连接，输出端与环形器(3)的第一输出端连接，所述短脉冲激光序列由散射增强点散射出多个散射光序列；

相干接收模块(5)，其一个输入端与所述光源模块(1)的本振光输出端相连，另一个输入端与所述环形器(3)的第二输出端连接，用以使本振光与散射光干涉形成光拍频信号，并将多个光拍频信号转化为电信号，输出多个拍频序列；

信号处理模块(6)，其输入端与相干接收模块(5)的输出端连接，用以解调拍频序列中相邻拍频信号之间的相位差，得到相位差序列；

自适应补偿模块(7)，其输入端与信号处理模块(6)的输出端连接，用于对应变传感相位进行自适应参考补偿；所述自适应补偿模块(7)包括：自适应滤波器，其输入端与信号处理模块(6)的输出端连接，用于对参考相位进行自适应滤波，自适应调整温度漂移和激光频率漂移所引起的相位波动的补偿系数；减法器，其输入端与所述自适应滤波器的输出端连接，用于将调整过后的参考相位从应变传感相位中减去，实现低频相位噪声的自适应补偿；

若应变传感相位的梯度大于参考相位的梯度，则对应变传感相位和参考相位进行均值估计，从应变传感相位中减去所述应变传感相位和参考相位的均值差，再进行自适应补偿，最后在自适应补偿应变传感相位加上所述应变传感相位和参考相位的均值差。

2.根据权利要求1所述的分布式应变传感系统，其特征在于，所述应变传感光缆(4)包括：

微结构光纤，所述微结构光纤上刻写了多个等间距散射增强点，用于增强单模光纤中的后向瑞利散射；

金属套管，用以封装微结构光纤形成传感光缆，并对微结构光纤进行热传导；

光纤夹具，用以将所述微结构光纤固定在所述金属套管内，所述光纤夹具被施加预应力。

3.根据权利要求2所述的分布式应变传感系统，其特征在于，所述微结构光纤对折封装在金属套管内，其中一段光纤作为应变传感光纤，通过金属化焊接的方式固定在金属套管上，长度随金属套管的应变而变化；另一段光纤作为参考光纤，松散地放置于金属套管上，长度不受金属套管应变而变化。

4.根据权利要求3所述的分布式应变传感系统，其特征在于，所述应变传感光纤和所述参考光纤的散射增强点数目相同，并对每个散射增强点一一标记，保证两段光纤上的散射增强点的按首尾顺序一一对齐。

5.根据权利要求1所述的分布式应变传感系统，其特征在于，所述自适应滤波器的步长为所述自适应补偿应变传感相位与参考相位的比值的平方。