[发明专利]相位敏感光时域反射计相位解调方法和装置

说明书

本发明提供了一种相位敏感光时域反射计相位解调方法和装置，该方法包括：获取从相位敏感光时域反射计输出的中频信号，其中，中频信号包括待解调信号的相位信息，中频信号的带宽小于中频信号的中心频率的1/3；对中频信号进行预设频率采样，得到倍频采样信号，其中，预设频率为中心频率的4倍；将倍频采样信号转换为信号序列；对信号序列进行修正，得到目标信号序列；利用目标信号序列解调待解调信号的相位。该方法简化了对信号序列进行处理的过程，降低了对信号序列进行处理的成本和为处理信号序列而进行软硬件设计的难度，提高了相位解调实时性。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术应用领域，尤其涉及一种相位敏感光时域反射计相位解调方法和装置。

背景技术

在分布式光纤传感技术领域，由于相位敏感的光时域反射计（Φ-OTDR）具有灵敏度高、探测距离长等特点，同时具有耐腐蚀、分布式、抗电磁干扰等优势，已经在周界入侵安防监测，如铁路和管道等入侵，以及结构健康安全监测，如山体滑坡监测预警等领域得到广泛应用。

Φ-OTDR通过向传感光纤中发射光脉冲，然后接收和分析被传感光纤反射的光脉冲中的背向瑞利散射信号，实现对传感光纤沿线的振动进行监测。在多种Φ-OTDR结构中，利用本振光与具有固定频差的信号光进行相干后再进行外差探测获取相干信号的Φ-OTDR结构，可以提高探测信号的信噪比，延长测量距离。相干解调是对此Φ-OTDR结构输出的包括背向瑞利散射信号的相位信息的相干信号进行相位解调的常用方法。

在相关技术中，在利用I/Q解调模块对相干信号进行解调的过程中，为从包括背向瑞利散射信号的相位信息的相干信号中得到最终可以用于解调背向瑞利散射信号的相位的I/Q信号，需要将相干信号分为两路分别处理，同时需要较为复杂的光学以及电路设计，而且会影响后续解调相位的正确性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种相位敏感光时域反射计相位解调方法和装置，以期至少部分地解决上述技术问题。

本发明提供了一种相位敏感光时域反射计相位解调方法，上述方法包括：

获取从上述相位敏感光时域反射计输出的中频信号，其中，上述中频信号包括待解调信号的相位信息，上述中频信号的带宽小于上述中频信号的中心频率的1/3；对上述中频信号进行预设频率采样，得到倍频采样信号，其中，上述预设频率为上述中心频率的4倍；将上述倍频采样信号转换为信号序列，其中，上述信号序列包括交替的I信号和Q信号，其中，上述I信号具有表征上述I信号正负变化的系数，上述Q信号具有表征上述Q信号正负变化的系数；对上述信号序列进行修正，得到目标信号序列，其中，上述目标信号序列包括交替的目标I信号和目标Q信号，上述目标I信号的系数和上述目标Q信号的系数一致；利用上述目标信号序列解调上述待解调信号的相位。

根据本发明的实施例，上述对上述信号序列进行修正，得到目标信号序列包括：针对上述目标信号序列中的每个目标I信号和每个目标Q信号，根据采样周期内的相邻两个上述I信号的差值，得到上述目标I信号；根据上述采样周期内的相邻两个上述Q信号的差值，得到上述目标Q信号。

根据本发明的实施例，上述利用上述目标信号序列解调上述待解调信号的相位包括：根据上述目标信号序列，利用反三角函数算法解调上述待解调信号的相位。

根据本发明的实施例，上述利用上述目标信号序列解调上述待解调信号的相位包括：根据上述目标信号序列，利用坐标旋转数字计算算法解调上述待解调信号的相位。

根据本发明的实施例，上述信号序列是根据如下公式对上述倍频采样信号进行转换得到的：