[发明专利]基于脉冲模板函数的光纤传感阵列的脉冲延时测量方法

摘要

本发明公开了一种基于脉冲模板函数的光纤传感阵列的脉冲延时测量方法。本发明读取信号数据，确定第一个定位脉冲位置，结合脉冲周期数划分信号数据得到数据矩阵A，计算得到方差值向量c，根据脉冲的时间参数构建脉冲模板函数h，计算方差值向量c与脉冲模板函数h的相关值得到相关系数向量d，找出d中最大的K个极大值点得到相关系数向量极大值索引值向量p，对p求差分得到脉冲延时值；本发明的方法极大提高了处理速度；并且，对噪声的抵抗能力显著增强，可以在其他方法无法进行正常判断的情况下仍能准确的计算出脉冲延时值；同时指定输入的参数少，仅需要事先知道脉冲的宽度、上升时间、下降时间和阵列中的传感器数目，因此非常的简便、可靠。

主权项

1.一种基于脉冲模板函数的光纤传感阵列的脉冲延时测量方法，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：(1)读取信号数据：从已经保存的文本文件中，或者从上位机接收的数据缓冲区中光纤传感阵列的信号数据，包括多个脉冲周期，信号数据中包括添加进入的定位脉冲数据和光纤传感阵列返回的脉冲序列数据；(2)确定第一个定位脉冲位置：在信号数据中找出第一个数值最大且固定不变的脉冲，即为第一个定位脉冲；(3)得到数据矩阵：根据第一个定位脉冲的位置和已知的脉冲周期，将读取的信号数据划分到一个m*n的矩阵中，记为数据矩阵A，其中m为两个定位脉冲之间的数据点数，n为读取的信号数据中所包含的完整的脉冲周期的个数，则每一个行向量代表距离定位脉冲特定距离数据点在各个脉冲周期内的变化值，记为行向量ai；每一个列向量代表一个脉冲周期内的数据点，记为列向量bj，其中，i＝0,1,2…m‑1，j＝0,1,2…n‑1；(4)得到方差值向量：计算每一个行向量ai的方差值，得到由方差值构成的方差值向量c，其中c的元素ci＝var(ai)；(5)构建脉冲模板函数：已知光纤传感阵列的脉冲的时间长度τ，脉冲的上升时间τr，脉冲的下降时间τf，在数字系统中将参数τ，τr和τf按照数字系统的采样率离散化成T，Tr和Tf：其中，round代表四舍五入操作，fs为系统的采样率，然后构建脉冲模板函数h，h中的元素hl的表达式为：其中，l为整数且0≤l≤T；(6)计算得到相关系数向量：从方差值向量c的第一元素开始，依次计算c中的元素与脉冲模板函数h的相关值，得到相关系数向量d，相关系数向量d中的元素di表达式为：(7)得到相关系数向量极大值索引值向量：根据时分复用光纤传感阵列中所包含的传感器的数目K，找出相关系数向量中最大的K个极大值点，将这些极大值点在相关系数向量d中索引值按升序排列成一个新的1×K维的向量，从而得到相关系数向量极大值索引值向量p；(8)得到脉冲延时值向量：对p求差分，可得到K‑1个脉冲延时值，第一个值为p的第一个元素加上T/2，即脉冲延时值构成的向量q中的元素表达式为：其中，round代表四舍五入操作，pk为相关系数向量极大值索引值向量p中的元素，k＝0,1…,K‑1。