用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统及其测量方法

本申请涉及分布式光纤传感探测，尤其涉及一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统及其测量方法。

背景技术：

1、黄河流域是我国重要的水资源区，为了有效的利用黄河流域的水资源，通常在黄河流域采用混凝土结构进行水利工程建设。混凝土结构在浇筑、固化及应用过程中的温度变化会影响其结构的状态，从而影响黄河流域混凝土结构的整体性能。由于黄河流域的气候具有气温日较差大的特点，因此黄河流域混凝土结构受到温度影响较大。

2、相关技术中，通常采用分布式光纤温度传感系统对黄河流域混凝土结构的温度进行监测，从而能够及时发现温度变化对结构的影响，以提前采取保护措施。

3、然而，分布式光纤温度传感系统在检测过程中，由于周围的环境噪声、相位噪声等的干扰，致使测量结果的信噪比较低，影响了测量结果的准确性。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统及其测量方法，以解决相关技术中分布式光纤温度传感系统在检测混凝土结构的温度过程中，信噪比较低，测量结果的准确性较低的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，分布式光纤温度传感系统包括传感光纤，传感光纤遍布于混凝土结构内，包括：

3、获取预设时间段内传感光纤沿线中的反斯托克斯光和斯托克斯光；

4、生成第一解调信息，第一解调信息为根据反斯托克斯光的光强数据和斯托克斯光的光强数据进行计算所得出的信息，反斯托克斯光的光强数据为对反斯托克斯光进行解调所得出的数据，斯托克斯光的光强数据为对斯托克斯光进行解调所得出的数据，第一解调信息包括混凝土结构内传感光纤沿线各个检测位置的温度信息；

5、根据第一解调信息构建原始图像，原始图像包括第一解调信息形成的图像；

6、对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像；其中，对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像具体包括：获取原始图像中各个原始像素点的像素值组，像素值组包括原始像素点多个邻近像素点的像素值；生成原始图像中每个原始像素点的目标像素值，目标像素值为像素值组内所有像素值的加权平均值；生成目标图像，目标图像的像素点与原始图像的原始像素点一一对应，且目标图像中像素点的像素值为原始图像中相应原始像素点的目标像素值；

7、根据目标图像重构第二解调信息，第二解调信息包括传感光纤沿线各个检测位置消除噪声信息后的温度信息。

8、在一种可行的实现方式中，对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像，包括：

9、获取原始图像中各个原始像素点的像素值组，像素值组包括原始像素点多个邻近像素点的像素值；

10、生成原始图像中每个原始像素点的目标像素值，目标像素值为像素值组内所有像素值的加权平均值；

11、生成目标图像，目标图像的像素点与原始图像的原始像素点一一对应，且目标图像中像素点的像素值为原始图像中相应原始像素点的目标像素值。

12、在一种可行的实现方式中，生成原始图像中每个原始像素点的目标像素值，包括，

13、获取原始图像中每个原始像素点的几何权重和辐射权重；

14、生成加权系数，加权系数为几何权重和辐射权重的乘积；

15、生成原始图像中每个原始像素点的目标像素值，目标像素值为根据加权系数对像素值组内所有像素值进行归一化加权平均计算得出的像素值。

16、在一种可行的实现方式中，加权系数的计算公式为：

17、；

18、；

19、；

20、其中，（x，y）表示原始像素点的位置坐标，m表示原始像素点至邻近像素点沿x方向的距离，n表示原始像素点至邻近像素点沿y方向的距离，为几何标准差，为灰度标准差，原始像素点的像素值为原始图像中邻近像素点的像素值，为原始像素点的几何权重，为原始像素点的辐射权重，为加权系数。

21、在一种可行的实现方式中，目标图像像素值的计算公式为：

22、；

23、其中，为目标图像像素值。

24、在一种可行的实现方式中，对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像，还包括：

25、生成分段图像，分段图像为组成原始图像的多个图像；

26、生成目标分段图像，目标分段图像为对分段图像进行双向滤波处理后得到的图像；

27、生成目标图像，目标图像包括多个目标分段图像，目标分段图像与原始图像的分段图像一一对应。

28、在一种可行的实现方式中，在对反斯托克斯光和斯托克斯光进行解调前，还包括：

29、对反斯托克斯光和斯托克斯光进行预处理。

30、第二方面，本申请实施例还提供了一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统，分布式光纤温度传感系统包括传感光纤，传感光纤遍布于混凝土结构内，还包括解调单元和控制器，解调单元和控制器通过信号连接；

31、解调单元被配置为获取预设时间段内传感光纤沿线中的反斯托克斯光和斯托克斯光；

32、解调单元还被配置为生成第一解调信息，第一解调信息为根据反斯托克斯光的光强数据和斯托克斯光的光强数据进行计算所得出的信息，反斯托克斯光的光强数据为对反斯托克斯光进行解调所得出的数据，斯托克斯光的光强数据为对斯托克斯光进行解调所得出的数据，第一解调信息包括混凝土结构内传感光纤沿线各个检测位置的温度信息；

33、控制器被配置为根据第一解调信息构建原始图像，原始图像包括第一解调信息形成的图像；

34、控制器被配置为对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像；其中，对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像包括：获取原始图像中各个原始像素点的像素值组，像素值组包括原始像素点多个邻近像素点的像素值；生成原始图像中每个原始像素点的目标像素值，目标像素值为像素值组内所有像素值的加权平均值；生成目标图像，目标图像的像素点与原始图像的原始像素点一一对应，且目标图像中像素点的像素值为原始图像中相应原始像素点的目标像素值；

35、控制器被配置为根据目标图像重构第二解调信息，第二解调信息包括传感光纤沿线各个检测位置的消除噪声信息后的温度信息。

36、本申请实施例提供了一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，本申请实施例通过将第一解调信息构建原始图像，对原始图像进行双向滤波处理后，去除掉了原始图像中的噪声信息从而得到目标图像，消除了原始图像中的噪声信息的干扰，再通过将消除噪声信息干扰后的原始图像重构第二解调信息，从而得到了消除噪声信息干扰后的第二解调信息，减小了噪声信息带来的测量误差，提高了测量精度。

37、本申请实施例还提供了一种分布式光纤温度传感系统，采用上述第一方面中的测量方法，因而具有第一方面任一技术方案的测量方法的全部有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，所述分布式光纤温度传感系统包括传感光纤，所述传感光纤遍布于所述混凝土结构内，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，其特征在于，所述生成所述原始图像中每个原始像素点的目标像素值，包括，

3.根据权利要求2所述的用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，其特征在于，所述加权系数的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，其特征在于，所述目标图像像素值的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，其特征在于，所述对所述原始图像进行双向滤波处理得到目标图像，还包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统的测量方法，其特征在于，在对所述反斯托克斯光和所述斯托克斯光进行解调前，还包括：

7.一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统，所述分布式光纤温度传感系统包括传感光纤，所述传感光纤遍布于所述混凝土结构内，其特征在于，还包括解调单元和控制器，所述解调单元和所述控制器通过信号连接；

技术总结
本申请实施例提供一种用于混凝土结构的分布式光纤温度传感系统及其测量方法，涉及分布式光纤传感探测技术领域，分布式光纤温度传感系统包括传感光纤，传感光纤遍布于混凝土结构内，包括：获取预设时间段内传感光纤沿线中的反斯托克斯光和斯托克斯光；生成第一解调信息，第一解调信息为根据反斯托克斯光的光强数据和斯托克斯光的光强数据进行计算所得出的信息，第一解调信息包括混凝土结构内传感光纤沿线各个检测位置的温度信息；根据第一解调信息构建原始图像；对原始图像进行双向滤波处理得到目标图像；根据目标图像重构第二解调信息，第二解调信息包括传感光纤沿线各个检测位置消除噪声信息后的温度信息，从而提高测量精度。

技术研发人员：徐洪增,渠继凯,孙向东,张靖,张玉民,李海天,郭宁,王宗岳,渠帅,陆亮
受保护的技术使用者：山东省科学院激光研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15