[发明专利]一种基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感方法及系统

权利要求书

1.一种基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

光源产生频率编码的连续光；所述光源的频率调制信号按特定的编码形式编码；所述光源在所述频率调制信号的驱动下，产生频率编码的连续光；

对所述频率编码的连续光进行强度编码，形成频率和强度编码的光脉冲序列；

将所述频率和强度编码的光脉冲序列放大到合适的功率；

将所述合适功率的频率和强度编码光脉冲序列送入待测光纤，得到后向瑞利散射信号；

接收所述后向瑞利散射光，将其转换成电信号并采集；

分析采集的所述电信号，使用解码矩阵解调出各单一频率下的单脉冲后向瑞利信号，并利用经典互相关算法解调出沿光纤光相位的大小分布；

其中，所述强度编码，包括产生特定编码形式的电脉冲信号；在所述特定编码形式的电脉冲信号的驱动下，将所述频率编码的连续光调制成强度编码的光脉冲序列；所述电脉冲信号，包括所述电脉冲信号和所述频率调制信号同步；所述电脉冲信号的编码格式为非周期编码；所述电脉冲信号的峰值强度根据已被频率编码的连续光强度大小合理设定，使得强度编码后，所述强度和频率编码光脉冲序列中每个脉冲强度一致。

2.根据权利要求1所述的基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感方法，其特征在于，所述光源产生频率编码的连续光，包括：

所述光源产生激光。

3.根据权利要求2所述的基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感方法，其特征在于，所述频率调制信号，包括：

所述频率调制信号的编码格式被合理设计，使得所述频率编码的连续光的任意频率间的差值都大于探测器带宽，以防止不同频率的响应在所述探测器内相干混叠，产生相干噪声和解码畸变。

4.一种基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感系统，其特征在于，所述系统包括：激光频率编码单元、光信号强度编码单元、光放大单元、环形器、待测光纤、探测和采集单元、数据处理器，

所述激光频率编码单元，用于产生频率编码的连续光；

所述光信号强度编码单元，与所述激光频率编码单元同步，用于以特定的编码形式对所述频率编码的连续光进行强度调制，形成频率和强度编码的光脉冲序列；

所述光放大单元，用于将所述频率和强度编码的光脉冲序列放大到合适的功率；

所述环形器，用于将所述合适功率的频率和强度编码光脉冲序列送入待测光纤，得到后向瑞利散射信号；

所述探测和采集单元，用于接收所述后向瑞利散射光，将其转换成电信号并采集；

所述数据处理器，用于分析采集的所述电信号，使用解码矩阵解调出各单一频率下的单脉冲后向瑞利信号，并利用经典互相关算法解调出沿光纤光相位的大小分布；

其中，所述激光频率编码单元，包括激光器和频率调制电路；所述激光器，用于产生激光；所述频率调制电路，用于以特定的编码信号调制所述激光器，使所述激光器输出频率编码的连续光；其中，光信号强度编码单元，包括脉冲发生电路和强度电光调制器；所述脉冲发生电路，与所述频率调制电路同步，用于产生特定编码形式的电脉冲信号；所述强度电光调制器，用于在所述电脉冲信号的驱动下，将所述频率编码的连续光调制成强度编码的光脉冲序列。

5.根据权利要求4所述的基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感系统，其特征在于，所述强度和频率编码光脉冲序列中每个脉冲强度一致。

6.根据权利要求4所述的基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感系统，其特征在于，所述光放大单元，包括第一光放大器和第一光滤波器，

所述第一光放大器，用于将所述频率和强度编码的光脉冲序列放大到合适的功率；

所述第一光滤波器，用于滤除所述第一光放大器引入的自发辐射噪声。

7.根据权利要求4所述的基于频率和强度编解码的瑞利分布式相位解调光纤传感系统，其特征在于，所述探测和采集单元，包括：第二光放大器，第二光滤波器、光电探测器和采集卡，

所述第二光放大器，用于将所述后向瑞利散射光信号放大至合适功率；

所述第二光滤波器，用于提取被所述第二光放大器放大的后向瑞利散射光信号，并滤除带外噪声信号；

所述光电探测器，用于将所述后向瑞利散射光信号转化成电信号；

所述采集卡，用于收集所述后向瑞利散射电信号。