[发明专利]一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法，在光纤上设置特征点作为测点定位参考，利用某个测点和参考特征点之间的所有测点的温度、应变信息计算出该测点的光程补偿量，利用某个测点的瑞利散射光谱和初始值之间的相关性更精确地计算出该测点的光程补偿量，保证在光程变化情况下能够准确定位测点在光纤上的物理位置。

技术领域

本发明涉及光纤传感器信号处理技术，特别是一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法。

背景技术

分布式光纤传感器利用光纤作为敏感介质，测量沿光纤铺设路径分布的温度、应变、振动、声等信息，具有测点数目多、本质安全、抗电磁干扰、远距离测量等优点，在结构的试验测试、长期监测等领域具有广泛的应用。

分布式光纤传感器通常利用光在光纤中传输的光程来确定测点在光纤上的物理位置，当传感光纤的温度或应变发生变化时，光在光纤中传输的光程会发生变化；如果不对测点的光程变化进行补偿，则利用光程确定的测点在光纤上的物理位置会偏离真实位置，即产生测点定位误差。

光程变化是沿着光纤长度累计的，随着分布式光纤传感器的光纤长度增加、空间分辨率提高，光程变化导致的测点定位误差的影响更加显著。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对光程变化导致的分布式光纤传感器测点定位误差问题，提出了一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法，在光纤上设置特征点作为测点定位参考，利用某个测点和参考特征点之间的所有测点的温度、应变信息计算出该测点的光程补偿量，利用某个测点的瑞利散射光谱和初始值之间的相关性更精确地计算出该测点的光程补偿量，保证在光程变化情况下能够准确定位测点在光纤上的物理位置。

本发明的技术解决方案是：

一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法，包括步骤如下：

1)在光纤上设置物理位置固定的M个特征点，将光纤分为M-1个区间，第m个特征点作为光纤的第m个区间的测点定位参考；其中，m∈[1，M-1]；

2)将每个区间内设置多个测点，获得每个测点的光程补偿量，具体为：

21)在光纤的第m个区间内设置N_m个测点，N_m的取值范围为10～1000；

22)按照m个区间内每个测点和第m个参考特征点之间的距离由小到大对每个测点依次编号处理；当要求的定位精度＞0.2mm时，进入步骤23)或24)，当要求的定位精度≤0.2mm时进入步骤24)；

23)利用位于第m个特征点和第m个区间内第n个测点之间的所有测点的温度值和应变值，确定第m个区间内第n个测点的光程补偿量；n∈[2，N_m]；

24)获得不同光程偏移量下第m个区间内第i个测点在瑞利散射光谱和初始状态瑞利散射光谱之间的互相关，取互相关峰值最大时对应的光程偏移量作为第i个测点的光程补偿量；其中，i∈[1，N_m]。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明公开的一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法，在传感光纤上设置特征点作为测点定位误差补偿的参考，有利于减小测点定位误差沿光纤长度增加的累积。

2)本发明公开的一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法，利用特征点和某个测点之间所有测点的温度、应变信息对该测点的光程变化进行计算和初步补偿，有利于减小运算量。

3)本发明公开的一种分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法，利用测点瑞利散射光谱和初始值之间的相关性进行测点定位误差的精细补偿，可以实现测点定位误差的高精度补偿。

附图说明

图1为分布式光纤传感器测点定位误差补偿方法的特征点示意图。