[发明专利]一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置及方法

权利要求书

1.一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，包括光学部分和采样数据处理单元，采样数据处理单元对光纤背向各部分散射信号测量的数据进行处理分析，负责实时监控，其特征在于：光学部分包括FP脉冲激光器、EDFA模块、环形器、2*2耦合器、延时光纤、1*2耦合器、传感光纤、APD接收模块1、APD接收模块2和脉冲调制同步采样单元，FP脉冲激光器通过EDFA模块与环形器连接，环形器分别连接2*2耦合器和APD接收模块1，2*2耦合器输出分别连接延时光纤、1*2耦合器和APD接收模块2，1*2耦合器与被测传感光纤连接，脉冲调制同步采用单元分别与APD接收模块1、APD接收模块2和FP脉冲激光器。

2.根据权利要求1所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，其特征在于：采样数据处理单元根据差分强度解调获取振动信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，其特征在于：采样数据处理单元根据振动信号在时域上的位置，计算得到振动源的距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，其特征在于：采样数据处理单元的采样率100M。

5.一种基于白光干涉的振动在线光纤监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

采样数据处理单元数据采集的步骤；

采样数据处理单元分别对采样数据分析，数据分析的步骤为：

1).数据预处理：读取缓存队列数据m*2n,对每个脉冲的数据进行小波分解，保留最终的低频分量得到数据块m’*2n；其中n为脉冲数目,m为单次采样的数据长度，m’为小波分解后单次采样的数据长度；

2).采样数据的差分处理：

a).将2个通道的m’*2n的数据按照时间轴方向，按列进行差分，对应得到m’*2n-1数据块；

b).将通道1以及通道2的数据进行逐个位置的差分，获取最终的差分数据；

3).设定阈值去噪：

4).信号的判断指标计算；

5).事件的阈值判断。

6.根据权利要求5所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控方法，其特征在于：设定阈值去噪的具体过程包括以下步骤：

1)通过差分获取的数据Data:m’*2n-1,整段光纤点数为m’；

2)将光纤采样点分成N段，每段光纤采样点数为

Num＝m’/N；

3)计算每段内采样点的上下波动方差，具体如下所示：

S(i)＝Var(Data[1+(i-1)*Num：i*Num,1:2n-1])；

其中：Var：计算波动方差，i＝1,...N；

4)每段取固定阈值为：

Thr(i)＝3*S(i)，i＝1,2,...N；

5)进行阈值去噪，所有位置点信号强度低于对应区域的阈值Thr(i)则强制置0。

7.根据权利要求5所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控方法，其特征在于：信号的判断指标为前将采样数据的短时信号能量、短时过零率或峰均比指标。

8.根据权利要求5所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控方法，其特征在于：事件的阈值判断过程为：按照固定的事件阈值对数据进行搜索,判断是否存在振动事件；如果判断存在振动事件时，提取事件第一个上升沿，通过飞行时间计算事件位置。