[发明专利]提高OFDR测量空间分辨率的方法及OFDR系统

说明书

本发明公开了一种提高OFDR测量空间分辨率的方法，该方法通过两面夹逼法获取该事件点的精准位置，具体为：将光源扫频范围设置为最宽，获取待测光纤链路事件点的位置；改变OFDR系统扫频范围，得到不同测量空间分辨率下该事件点的位置信息；对多次测量的位置信息进行归纳分析，由两面夹逼法获取该事件点的精准位置。相邻空间分辨率下测量结果的相互补充相当于细化了测量点间距，进而有效提高了测量空间分辨率。本发明无须提升系统硬件性能，仅通过多次测量和归纳分析就能提高OFDR系统的测量空间分辨率，简单易行。

技术领域

本发明涉及光纤传感测量领域，尤其涉及一种提高OFDR测量空间分辨率的方法及OFDR系统。

背景技术

光频域反射技术（OFDR）是一项基于光外差探测与频域分析的先进光纤传感技术，它是通过检测光纤中不同位置产生的瑞利散射信号实现链路沿线熔接点、弯曲、断点等事件定位，长度、分布式插回损及光谱测量。在故障定位、长度测量方面，发展成熟的光时域反射技术由于受探测光脉冲宽度及空间分辨率与动态范围之间矛盾的限制，空间分辨率仅能达到米级。而光频域反射技术有效突破了上述限制，同时具备空间分辨率高、动态范围大、测量灵敏度高等特点。

OFDR系统采用线性扫频激光作为光源，光源的扫频速率、扫频线性度及扫频范围是影响系统性能的关键参数。其中，系统测量空间分辨率由光源所能实现的最大频率扫描范围决定。目前可用于光学相干检测领域的扫频光源所能达到的最大扫频范围约为100nm，这就意味着OFDR系统可实现的最高空间分辨率约为10μm无法实现更微小距离内的检测。

发明内容

本发明针对现有OFDR系统测量分辨率有限，无法实现微米级检测的问题，提供一种能有效提高OFDR测量空间分辨率的方法。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种提高OFDR测量空间分辨率的方法，该方法通过两面夹逼法获取该事件点的精准位置，具体为：

将OFDR系统的光源扫频范围设置为最宽，获取待测光纤链路事件点的位置，此时事件点的测量位置为或者，则确定事件点的测量位置L的测量位置范围：，为扫频最宽时的测量空间分辨率；

计算空间分辨率为、、、...、时OFDR系统的扫频范围，其中，，m、k为整数；

根据计算的扫频范围依次设置OFDR系统的光源的扫频范围；

在不同的扫频范围下，采集待测光纤链路中的信号并解调，得到不同测量空间分辨率下事件点的测量位置，并确定相应的测量位置范围；

根据相邻两空间分辨率对应的测量位置范围，不断缩小事件点的测量位置范围，直至推导出事件点的最终测量位置。

接上述技术方案，。

接上述技术方案，测量空间分辨率为时，事件点的测量位置为或，则事件点位置L的范围为；

由相邻两空间分辨率对应的测量位置范围，不断缩小事件点的位置范围，直至空间分辨率为时，事件点的测量位置为0或，则L的范围为，最终测量位置，q为整数。

接上述技术方案，待测光纤链路中的信号为OFDR系统采集待测光纤链路中瑞利散射光与参考光形成的拍频干涉信号，对该拍频干涉信号进行反FFT变换，并将频域信息对应到光纤上各位置的距离，获取事件点的测量位置。

接上述技术方案，具体根据公式计算光源扫频范围，其中，为测量空间分辨率，c为光速，n为光纤的折射率，为光源扫频范围。

本发明还提供一种OFDR系统，包括：