[发明专利]一种基于自适应时延估计的光频域反射应变解调方法

权利要求书

1.一种基于自适应时延估计的光频域反射应变解调方法，其特征是包括以下步骤：

第一步，利用OFDR系统进行两次传感测量，得到两组数据大小相同的拍频信号，两组数据分别同时进行步骤2到4的数据处理过程；

第二步，对采集到的拍频信号进行快速傅里叶变换，将数据由光频域转换到距离域，即得到测试光纤中瑞利散射光强随距离变化的信号；

第三步，用一个固定长度的数据窗对得到的瑞利散射信号进行分段截取，截取后得到的信号正是该距离处的瑞利散射信号；

第四步，在得到的局部瑞利散射信号的末端补零，之后进行快速傅里叶逆变换，得到该距离对应的局部瑞利散射光谱；为了消除直流分量的影响，将得到的局部瑞利散射光谱减去其平均值，得到一个零均值的局部瑞利散射光谱；

第五步，经过以上四步，得到两组各个位置处的局部瑞利散射光谱，取参考组和测量组中对应位置处的瑞利散射信号，利用LMSTDE自适应时延估计算法对该位置处由应变引起的光谱偏移量进行估计；

第六步，为了提高光谱偏移量的检测精度，对收敛后的权向量进行sinc插值处理，处理后权系数最大值所在的位置反映了测量组相对于参考组的光谱偏移量大小，这与实际偏移量之间存在一个倍数关系；

第七步：将每一段数据窗口计算出的光谱偏移量绘制成一条曲线，在这个曲线中，受到应变的位置会有明显的突起，这就是应变所在位置，将这个突起位置的数据点取平均值减去整条曲线的平均值，从而得到该位置处的应变值。

2.根据权利要求1所述的基于自适应时延估计的光频域反射应变解调方法，其特征是：第一步中，两次传感测量，一次在未施加应变时进行，作为参考组，一次在施加应力后进行，作为测量组。

3.根据权利要求1所述的基于自适应时延估计的光频域反射应变解调方法，其特征是：第四步中，补零数的大小根据具体的测量系统来决定。

4.根据权利要求1所述的基于自适应时延估计的光频域反射应变解调方法，其特征是：第五步中，LMSTDE自适应时延估计算法是用一个抽头系数不断更新的横向滤波器来拟合两路信号的时延值，首先设置滤波器阶数P，权系数向量初值设置为w₀＝0，将测量信号作为滤波器的输入，参考信号作为滤波器的输出，并用公式(1)计算二者的误差系数：

设置权向量更新步长因子μ，它是一个远小于1的正数，用来控制自适应算法的收敛速度和稳定性，其数值应根据具体的测量数据进行调整，之后利用公式(2)对权向量进行迭代更新：

w_i(k+1)＝w_i(k)+μe(k)x(k-i),-P＜i＜P     (2)

按照公式(1)和(2)对权向量进行不断地更新，此时滤波器的权值系数进入一个稳定的状态。

5.根据权利要求4所述的基于自适应时延估计的光频域反射应变解调方法，其特征是：取原始数据本身的大小作为迭代次数。