CN110057387A - 直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法，所述方法包括以下步骤，(1)、首先将双通道数据采集卡采集到的两路信号用无源零差解调方法获得相位差信号(2)、求相位差信号的功率谱密度；(3)、由功率谱密度获得两套不同周期的陷波频率，并计算各自陷波频率的平均周期和；(4)、设传感光纤的折射率为n，光速为c，则扰动点1的位置和扰动点2的位置可由公式求出。本发明能够解决两个位置点同时出现扰动时的定位失效问题。

Description

直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法
技术领域
本发明涉及定位方法技术领域，具体涉及一种直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法。
背景技术
直线型Sagnac分布式光纤传感系统具有广阔的应用前景，可用于管道泄漏及入侵的监测、可用于周界安防的监测、可用于地铁隧道的健康监测、可以用于海洋声信号的监测，对保障人民的生命、财产安全具有重要的意义。
在直线型Sagnac分布式光纤传感系统中，最常用的定位方法是基于陷波频率的方案。为了实现多个位置点同时出现扰动时的定位，双重傅里叶变换等方法被提出。但是，这些方法均认为不同位置点的扰动对陷波频率的影响是孤立的，因此都是通过分离不同周期的陷波频率，然后再测量各自的陷波频率或者陷波频率的周期来直接导出扰动点的位置。
然而，当两个不同位置点上同时出现扰动时，陷波频率及陷波频率的周期不是由某一个扰动位置单独决定，而是由两个扰动位置共同决定。特别是当这两个扰动的强度比较接近时，传统基于扰动位置对陷波频率孤立影响的定位方法将出现极大的定位误差，导致系统定位失效。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法,以解决两个位置点同时出现扰动时的定位失效问题。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法，所述方法包括以下步骤，
(1)、首先将双通道数据采集卡采集到的两路信号用无源零差解调方法获得相位差信号
(2)、求相位差信号的功率谱密度；
(3)、由功率谱密度获得两套不同周期的陷波频率，并计算各自陷波频率的平均周期Δf1和Δf2；
(4)、设传感光纤的折射率为n，光速为c，则扰动点1的位置和扰动点2的位置可由下面的公式求出：
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明认为陷波频率是两个扰动位置共同作用的结果，因此，本发明在获得两套不同陷波频率的周期后，根据上面的公式(1)和公式(2)求得扰动位置，而不是由陷波频率周期直接求扰动位置，从而能够有效的解决两个位置点同时出现扰动时的定位失效问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例所采用的系统结构图。
图1中：1为计算机；2为双通道数据采集卡；3为光源；4为光电探测器1；5为光电探测器2；6为3×3耦合器；7为光纤延迟线1；8为3dB耦合器；9为扰动1；10为扰动2；11为光纤延迟线2；12为法拉第反射镜。
图2是整个发明定位方法的简单流程图。
图3是相位差信号的功率谱密度。
图3中，用圆形标注的是一套周期为4kHz的陷波频率，用三角形标注的是一套周期为10kHz的陷波频率。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
一种直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法，所述方法包括以下步骤，
(1)、首先将双通道数据采集卡采集到的两路信号用无源零差解调方法获得相位差信号
(2)、求相位差信号的功率谱密度；
(3)、由功率谱密度获得两套不同周期的陷波频率，并计算各自陷波频率的平均周期Δf1和Δf2；
(4)、设传感光纤的折射率为n，光速为c，则扰动点1的位置和扰动点2的位置可由下面的公式求出：
如图1搭建常用的直线型Sagnac分布式光纤传感系统。将双通道数据采集卡采集到的信号用无源零差解调方法获得相位差信号然后求相位差信号的功率谱密度。然后对功率谱密度中的陷波频率进行分类，找出周期性的陷波频率点(如图3所示中的圆形标注和三角形标注)。然后计算其平均周期Δf1和Δf2(如图3中圆形标注陷波频率的平均周期是4kHz，三角形标注陷波频率的平均周期是10kHz)。然后再根据公式(1)和公式(2)计算扰动点的位置。
图3是在35km和15km同时加了两个等强度扰动的情况下得到的相位差信号的功率谱密度，可以发现其存在两套不同周期的陷波频率组，其周期分别是4kHz和10kHz。在传感光纤的折射率为1.5时，通过公式(1)和公式(2)可以得到扰动位置分别是35km和15km。因此，通过本发明提出的定位方法准确实现了两个扰动信号的定位。
本发明的有益效果是：本发明认为陷波频率是两个扰动位置共同作用的结果，因此，本发明在获得两套不同陷波频率的周期后，根据上面的公式(1)和公式(2)求得扰动位置，而不是由陷波频率周期直接求扰动位置，从而能够有效的解决两个位置点同时出现扰动时的定位失效问题。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (1)

1.一种直线型Sagnac分布式光纤传感系统的定位方法，其特在在于：所述方法包括以下步骤，
(1)、首先将双通道数据采集卡采集到的两路信号用无源零差解调方法获得相位差信号
(2)、求相位差信号的功率谱密度；
(3)、由功率谱密度获得两套不同周期的陷波频率，并计算各自陷波频率的平均周期Δf1和Δf2；
(4)、设传感光纤的折射率为n，光速为c，则扰动点1的位置和扰动点2的位置可由下面的公式求出：
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238552A (zh) * 2020-02-27 2020-06-05 南昌航空大学 基于深度学习的分布式光纤传感系统扰动定位方法
CN112161778A (zh) * 2020-08-17 2021-01-01 南昌航空大学 基于回归概率分布的分布式光纤扰动定位方法
CN117411543A (zh) * 2023-12-13 2024-01-16 南昌航空大学 多波长直线型Sagnac分布式光纤传感系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090961A (zh) * 2013-02-01 2013-05-08 华中科技大学 一种分布式光纤传感系统的扰动源定位方法
EP1747472B1 (en) * 2004-05-21 2014-06-18 Pure Technologies Ltd Fibre optic sensor method and apparatus
CN104215271A (zh) * 2014-07-30 2014-12-17 复旦大学 一种分布式光纤扰动监测系统中扰动位置的定位方法
US20150177096A1 (en) * 2009-09-28 2015-06-25 At&T Intellectual Property I, L.P. Long Distance Optical Fiber Sensing System and Method
CN105277272A (zh) * 2015-10-25 2016-01-27 复旦大学 分布式光纤振动传感多点扰动定位算法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1747472B1 (en) * 2004-05-21 2014-06-18 Pure Technologies Ltd Fibre optic sensor method and apparatus
US20150177096A1 (en) * 2009-09-28 2015-06-25 At&T Intellectual Property I, L.P. Long Distance Optical Fiber Sensing System and Method
CN103090961A (zh) * 2013-02-01 2013-05-08 华中科技大学 一种分布式光纤传感系统的扰动源定位方法
CN104215271A (zh) * 2014-07-30 2014-12-17 复旦大学 一种分布式光纤扰动监测系统中扰动位置的定位方法
CN105277272A (zh) * 2015-10-25 2016-01-27 复旦大学 分布式光纤振动传感多点扰动定位算法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卞庞等: "基于改进型sagnac干涉仪的扰动定位系统", 《仪器仪表学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238552A (zh) * 2020-02-27 2020-06-05 南昌航空大学 基于深度学习的分布式光纤传感系统扰动定位方法
CN111238552B (zh) * 2020-02-27 2021-06-22 南昌航空大学 基于深度学习的分布式光纤传感系统扰动定位方法
CN112161778A (zh) * 2020-08-17 2021-01-01 南昌航空大学 基于回归概率分布的分布式光纤扰动定位方法
CN112161778B (zh) * 2020-08-17 2022-08-02 南昌航空大学 基于回归概率分布的分布式光纤扰动定位方法
CN117411543A (zh) * 2023-12-13 2024-01-16 南昌航空大学 多波长直线型Sagnac分布式光纤传感系统
CN117411543B (zh) * 2023-12-13 2024-03-05 南昌航空大学 多波长直线型Sagnac分布式光纤传感系统

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