基于振幅差分的Φ-OTDR光纤振动信号检测方法

发布时间：2021-11-03 01:46

　　针对传感光纤外界振动信号检测的问题,提出一种基于振幅差分的Φ-OTDR光纤振动信号检测方法。该方法利用后向瑞利散射信号幅值的差异进行幅值差分,通过差分信号峰值的变化进行光纤振动信号的检测和定位。利用振幅差分法对不同的光纤振动信号数据进行了仿真,并分析了该方法在不同频率情况下振动信号的检测效果。实验结果表明,利用人工和压电陶瓷（PZT）模拟振动,实现了外界振动事件的捕获和定位,在3 100 m的传感光纤上得到振动信号的信噪比为9.25 dB,且在单根传感光纤上可对多点振动事件进行检测,表明了振幅差分方法可以实现Φ-OTDR光纤振动信号的检测。 

【文章来源】：桂林电子科技大学学报. 2020,40(02)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

瑞利散射点模型示意图

由式(1)、(2)可知,Φ-OTDR后向瑞利散射信号都是由半个脉冲长度内光纤散射点产生的后向瑞利散射信号互相干涉叠加而形成的散射点。因此,当光脉冲沿着光纤完成一次传播时,即产生了一次连续的散射点。由于散射点位置的随机性,引起光纤不同位置后向瑞利散射光的干涉强度产生随机波动,最后通过不断对比散射光波形的变化来定位扰动事件的位置。在单模传感光纤上某处放一个压电陶瓷,并施加频率为100 Hz振动信号,利用上位机采集400条原始的后向瑞利散射光信号曲线并叠加,如图2所示。从图2可看出,约50 m处的信号光幅度波动起伏相对较大,初步可定位扰动事件的位置在50 m附近。反射传播的后向瑞利散射光经光电探测器转换的光电流[10]为

图3为相干探测型Φ-OTDR系统结构。线宽小于3 kHz的窄线宽激光器发射的连续光被90∶10光耦合器分成2束连续光,其中90%的连续光作为探测光,10%作为本振光。探测光经过声光调制器(AOM)调制生成脉冲光,此时脉冲光被频移200 MHz,经过环形器注入到单模传感光纤中。从光纤返回的后向瑞利散射信号光与本振光通过50∶50的耦合器进行拍频,得到200 MHz的拍频信号,拍频信号包含了信号光的幅度、频率和相位等全部信息。拍频信号经过200 MHz的平衡探测器(BPD)转换成电信号,再经过放大和滤波模块被解调板解调,解调完成的信号由高速示波器采集,并由软件程序处理。2 Φ-OTDR的性能指标

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]相位敏感型光时域反射仪及其应用研究[D]. 彭飞.电子科技大学 2015

硕士论文
[1]基于时钟同源I/Q解调的相位敏感光时域反射系统的研究[D]. 刘珉含.吉林大学 2018
[2]数字信号处理对分布式光纤传感系统性能提升的研究[D]. 王松.电子科技大学 2016
[3]基于φ-OTDR的高灵敏光纤振动传感器的研究[D]. 张博.电子科技大学 2015



本文编号：3472799