分布式光纤振动传感系统及其信号发生方法和发生装置与流程

本发明涉及分布式光纤震动传感器，尤其涉及一种分布式光纤振动传感系统及其信号发生方法和发生装置。

背景技术：

1、基于光时域反射仪(otdr)的分布式光纤声学传感(distributed fiber acousticsensing,das)技术利用光纤作为传感器，通过解调主机向光纤中发射脉冲激光，利用光纤后向瑞利散射的干涉效应，实现对光纤沿线的振动和声音信号进行空间上和时间上的连续探测，是一种新型振动和声音探测技术。

2、在现有的otdr方案的数据处理过程中需要进行去噪，但在强噪声信号去除的同时经常连带原otdr信号丢失。目前，使用aom(声光调制器)和eom(电光调制器)调制得到的类矩形脉冲是otdr方案中的常态。但类矩形脉冲沿着相对较长的时间宽度显示出连续的光功率水平，这导致了探针和边带之间的可逆功率交换，在明确的峰值频率下被调制不稳定增益放大，这种效应被称为费尔米-帕斯塔-乌拉姆重现效应(fpu)，它最终导致了特定位置的信号可见性的显著降低，且类矩形脉冲在长距离传输中展宽较大，对于信号效果影响较大。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种分布式光纤振动传感系统及其信号发生方法和发生装置。

2、本发明提出的一种分布式光纤振动传感系统的信号发生方法，包括：产生连续光；将连续光分成调制激光和参考激光；将调制激光调制成高斯脉冲激光，并将高斯脉冲激光作为分布式光纤振动传感系统的测量信号。

3、优选地，将调制激光调制成高斯脉冲激光，具体包括：利用半导体光放大器将调制激光调制成高斯脉冲激光。

4、优选地，在利用半导体光放大器将调制激光调制成高斯脉冲激光之前，还包括：利用声光调制器对调制激光进行斩波。

5、优选地，半导体光放大器中预设有高斯脉冲编制文件，半导体光放大器用于根据高斯脉冲编制文件进行波形调制。

6、优选地，高斯脉冲编制文件根据预设的高斯函数进行编制；其中，预设的高斯函数为：

7、

8、本发明还提出了一种分布式光纤振动传感系统的信号发生装置，包括：连续光激光器、分束器和高斯波形调制机构；连续光激光器的输出端与分束器的输入端连接，分束器的调制激光输出端与高斯波形调制机构的输入端连接；

9、其中，连续光激光器用于产生连续光；分束器用于将连续光分成调制激光和参考激光；高斯波形调制机构用于将调制激光调制成高斯脉冲激光。

10、优选地，高斯波形调制机构包括半导体光放大器，半导体光放大器的输入端与分束器的调制激光输出端连接。

11、优选地，高斯波形调制机构还包括声光调制器，声光调制器的输入端与分束器的调制激光输出端连接，声光调制器的输出端与半导体光放大器的输入端连接。

12、优选地，半导体光放大器中预设有高斯脉冲编制文件，半导体光放大器用于根据高斯脉冲编制文件进行波形调制。

13、优选地，高斯脉冲编制文件根据预设的高斯函数进行编制；其中，预设的高斯函数为：

14、

15、本发明还提出了一种分布式光纤振动传感系统，包括如上述任意一项所述的信号发生装置。

16、本发明中，所提出的分布式光纤振动传感系统及其信号发生方法和发生装置，将连续光调制成高斯脉冲激光，并以高斯脉冲激光代替现有技术中光纤振动传感器常用的类矩形脉冲作为分布式光纤振动传感系统的测量信号，由于高斯脉冲激光的自噪声和展宽显著低于方波，而且高斯脉冲激光调制不稳定性引起的轨迹衰落显著减少，因此，本发明使用高斯脉冲激光作为分布式光纤振动传感系统的测量信号，能够在不进行滤波处理的前提下，降低费尔米-帕斯塔-乌拉姆重现效应，提高整体信号效果，从而提高系统信噪比和灵敏度，使得系统灵敏度和准确度大大增强。

技术特征：

1.一种分布式光纤振动传感系统的信号发生方法，其特征在于，包括：产生连续光；将连续光分成调制激光和参考激光；将调制激光调制成高斯脉冲激光，以高斯脉冲激光作为分布式光纤振动传感系统的测量信号。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤振动传感系统的信号发生方法，其特征在于，将调制激光调制成高斯脉冲激光，具体包括：利用半导体光放大器将调制激光调制成高斯脉冲激光。

3.根据权利要求2所述的分布式光纤振动传感系统的信号发生方法，其特征在于，在利用半导体光放大器将调制激光调制成高斯脉冲激光之前，还包括：利用声光调制器对调制激光进行斩波。

4.根据权利要求2或3所述的布式光纤振动传感器的信号发生方法，其特征在于，半导体光放大器中预设有高斯脉冲编制文件，半导体光放大器用于根据高斯脉冲编制文件进行波形调制。

5.一种分布式光纤振动传感系统的信号发生装置，其特征在于，包括：连续光激光器、分束器和高斯波形调制机构，连续光激光器的输出端与分束器的输入端连接，分束器的调制激光输出端与高斯波形调制机构的输入端连接；其中，连续光激光器用于产生连续光，分束器用于将连续光分成调制激光和参考激光，高斯波形调制机构用于将调制激光调制成高斯脉冲激光。

6.根据权利要求5所述的分布式光纤振动传感系统的信号发生装置，其特征在于，高斯波形调制机构包括半导体光放大器，半导体光放大器的输入端与分束器的调制激光输出端连接。

7.根据权利要求6所述的分布式光纤振动传感系统的信号发生装置，其特征在于，高斯波形调制机构还包括声光调制器，声光调制器的输入端与分束器的调制激光输出端连接，声光调制器的输出端与半导体光放大器的输入端连接。

8.根据权利要求6或7所述的分布式光纤振动传感系统的信号发生装置，其特征在于，半导体光放大器中预设有高斯脉冲编制文件，半导体光放大器用于根据高斯脉冲编制文件进行波形调制。

9.一种分布式光纤振动传感系统，其特征在于，包括如权利要求5-8任意一项所述的信号发生装置。

技术总结
本发明公开了一种分布式光纤振动传感系统及其信号发生方法和发生装置，包括：产生连续光；将连续光分成调制激光和参考激光；将调制激光调制成高斯脉冲激光，并将高斯脉冲激光作为分布式光纤振动传感系统的测量信号。本发明利用调制后的高斯脉冲激光代替常用的类矩形脉冲作为分布式光纤振动传感系统的测量信号，能够降低费尔米‑帕斯塔‑乌拉姆重现效应，提高整体信号效果。

技术研发人员：方大为,徐胜明,卢阳,张立树
受保护的技术使用者：智地感知（合肥）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15