[发明专利]一种基于二次相关的OFDR系统振动检测方法、系统、存储介质和终端

说明书

本发明公开了一种基于二次相关的OFDR系统振动检测方法、系统、存储介质和终端，方法包括：获取OFDR系统的参考信号和测试信号；对参考信号和测试信号进行预处理，得到参考信号和测试信号各自的分段波长域信号；对所有对应分段的参考信号的波长域信号和测试信号的波长域信号进行处理，得到振动信息，包括：对参考信号的波长域数据进行自相关运算，得到自相关运算数据；对参考信号的波长域数据和测试信号的波长域数据进行互相关运算，得到第一互相关运算数据；对自相关运算数据和第一互相关运算数据进行互相关运算。本发明的二次相关计算过程中，减少了噪声对信号的影响，与基础互相关算法相比可以在更低的信噪比环境中实现振动检测。

技术领域

本发明涉及一种基于二次相关的OFDR系统振动检测方法、系统、存储介质和终端。

背景技术

由于光纤具有很强的抗电磁干扰、良好的电绝缘性以及传光特性，近年来，利用光纤作为敏感元件和信号传输介质的分布式光纤传感系统在国防、军事、民用设施等方面越来越受到人们的广泛关注。分布式光纤传感技术通过探测及分析光纤内的光学效应来测量沿光纤方向的特征信息。分布式光纤测量与传感技术具有多参量、智能化、大容量、多通道、高灵敏度等不可替代的优势。作为分布式光纤传感系统的代表，光频域反射技术(OFDR)具有重量轻、体积小、灵敏度高、抗电磁干扰性强等优点，并且可连续探测传输过程中的振动、应变及温度等外界干扰的时间变化及空间分布信息。

OFDR原理为：可调谐激光光源发出的光被耦合器分为两束，一束进入待测光纤，一束进入参考光纤。将待测光纤与参考光纤后向瑞利散射信号分别产生的干涉信号作为频率函数，经过采集并进行快速傅里叶变换处理，从而可以得到沿传感光纤构建反射的距离域映射。

在如图1所示的现有技术中，将参考信号和测量信号经相同方式处理后直接进行互相关运算，从而得到振动检测数据。然而在长距离的测量中，由于噪声的影响，取过小的滑动窗将造成信噪比的降低，进而无法实现对外界扰动的测量，选取较大滑动窗能够实现振动的检测，但是空间分辨率因此恶化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于二次相关的OFDR系统振动检测方法、系统、存储介质和终端。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面，提供一种基于二次相关的OFDR系统振动检测方法，包括以下步骤：

获取OFDR系统的参考信号和测试信号；

对参考信号和测试信号进行预处理，得到参考信号和测试信号各自的分段波长域信号；

对所有对应分段的参考信号的波长域信号和测试信号的波长域信号进行处理，得到振动信息，包括：

对参考信号的波长域数据进行自相关运算，得到自相关运算数据；

对参考信号的波长域数据和测试信号的波长域数据进行互相关运算，得到第一互相关运算数据；

对自相关运算数据和第一互相关运算数据进行互相关运算。

进一步地，所述对参考信号和测试信号进行预处理，得到参考信号和测试信号各自的分段波长域信号，包括：

对参考信号和测量信号分别进行快速傅里叶变换，即将光频域信息转换到对应传感光纤中各个位置的距离域信息；

对所得到的两组距离域信息，在距离域上用一定大小的窗口滑动分割成N等份，其中每一份为一个分段信号；

对分段信号进行逆傅里叶变换，得到参考信号与测试信号各自的局部瑞利散射光谱，即参考信号与测试信号各自的分段波长域信号。

进一步地，所述对参考信号的波长域数据进行自相关运算，得到自相关运算数据，具体计算如下：