專(zhuān)利名稱(chēng)：一種分布式光纖傳感測(cè)量方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感測(cè)量方法和裝置。
背景技術(shù)：
0TDR(光時(shí)域反射儀)是利用光在光纖中的背向散射而制成的精密的光電一體化 儀表，被廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護(hù)、施工之中，可進(jìn)行光纖長(zhǎng)度、光纖的傳輸衰減、接頭衰 減和故障定位等的測(cè)量。分布式光纖傳感系統(tǒng)就是一種基于OTDR技術(shù)的新型的實(shí)時(shí)、分布 式測(cè)量系統(tǒng)。目前商業(yè)化的分布式光纖傳感系統(tǒng)有基于拉曼散射原理的分布式光纖溫度傳 感系統(tǒng)、基于自發(fā)布里淵散射原理的分布式光纖溫度應(yīng)變傳感系統(tǒng)等。 分布式光纖傳感系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括測(cè)量主機(jī)、傳感光纜和其它外部設(shè)備，如消 防電源、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等。請(qǐng)參閱圖1， 一種分布式光纖傳感系統(tǒng)的傳感光纜敷設(shè)示意圖，傳 感光纜從測(cè)量主機(jī)引出，沿測(cè)量區(qū)域線型敷設(shè)。其中，傳感光纜既是傳感元件，又是傳輸介 質(zhì)。當(dāng)外界參量(溫度、應(yīng)變等)作用到傳感光纜中的傳感光纖時(shí)，在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獠ㄌ?性(幅度、相位、頻率等)發(fā)生變化，對(duì)光波特性(幅度、相位、頻率等)的測(cè)量可以計(jì)算出 外界參量的大小。 對(duì)于分布式光纖傳感系統(tǒng)而言，背向散射信號(hào)因光纖損耗而指數(shù)衰減，而系統(tǒng)的 噪聲基本保持不變，因此系統(tǒng)的信噪比隨測(cè)量距離的增加而指數(shù)下降，如圖2所示。對(duì)分布 式光纖傳感系統(tǒng)，計(jì)算得到的溫度或應(yīng)變波動(dòng)幅度與系統(tǒng)信噪比直接相關(guān)，信噪比越高，計(jì) 算得到的溫度或應(yīng)變波動(dòng)幅度越小。為了實(shí)現(xiàn)溫度或應(yīng)變測(cè)量的可靠性，系統(tǒng)的信噪比要 大于一固定值。為保證系統(tǒng)的信噪比在要求的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的總測(cè)量長(zhǎng)度就受到一定的限 制。 同時(shí)，在測(cè)量距離較長(zhǎng)的測(cè)量點(diǎn)處，溫度或應(yīng)變的微小波動(dòng)也會(huì)引起系統(tǒng)測(cè)量值
的較大波動(dòng)，使系統(tǒng)容易誤判。如某型號(hào)的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)在2km處的溫度波動(dòng)
噪聲為2°C ，但在4km處的溫度波動(dòng)噪聲將會(huì)增加到4°C ，這樣在測(cè)量距離比較大的測(cè)量點(diǎn)
處，溫度的微小波動(dòng)也會(huì)引起系統(tǒng)的報(bào)警，使儀器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)能力下降。 為減小溫度波動(dòng)噪聲，提高系統(tǒng)的信噪比，現(xiàn)有技術(shù)采用以下幾種方法解決 1、提高入射光功率。 可以通過(guò)將更強(qiáng)的光注入光纜中的光纖來(lái)提高信號(hào)的強(qiáng)度，但提高入射光功率會(huì)
增加系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的成本。 2、增加測(cè)量時(shí)間。 增加測(cè)量時(shí)間，可以增多對(duì)測(cè)量信號(hào)的累加平均次數(shù)，進(jìn)而提高測(cè)量準(zhǔn)確性。但測(cè)
量時(shí)間的增加會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 3、增加脈沖寬度。 脈沖寬度的增加，會(huì)提高系統(tǒng)入射光信號(hào)的能量，進(jìn)而提高信噪比。但脈沖寬度的
增加將會(huì)犧牲系統(tǒng)的空間分辨率，使對(duì)測(cè)量點(diǎn)空間位置的監(jiān)測(cè)產(chǎn)生偏差。 可見(jiàn)上述方法均存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種分布式光纖傳感系統(tǒng)的光纜 敷設(shè)方法。 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
—種分布式光纖傳感測(cè)量方法，包括以下步驟
a、敷設(shè)傳感光纜 傳感光纜包括第一段和重疊段，第一段的一端連接測(cè)量主機(jī)；
所述重疊敷設(shè)區(qū)包括第二段和折返段； 傳感光纜感知外界參量，其中，第二段、折返段上的不同點(diǎn)能夠感知空間同一位置 處的參量； b、信號(hào)處理 處理所述第一段返回的信號(hào)，得到第一段所處區(qū)域內(nèi)的外界參量； 處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返段上的點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到在所述
同一空間點(diǎn)處的參量。
進(jìn)一步，所述第二段、折返段上點(diǎn)的返回信號(hào)的處理方式為 所述空間同一點(diǎn)記為D點(diǎn)，所述第二段上到D點(diǎn)最近的點(diǎn)記為E點(diǎn)、所述折返段上
到D點(diǎn)最近的點(diǎn)記為F點(diǎn)，所述E點(diǎn)和F點(diǎn)即為與所述D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)； 信號(hào)處理單元處理所述E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界參量。 作為優(yōu)選，利用加權(quán)平均法處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返段上的點(diǎn)返
回的信號(hào)，從而得到在所述同一空間點(diǎn)處的參量。 進(jìn)一步，信號(hào)處理時(shí)，第二段上的點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a為0. 5《a < 1 ;折返 段上的點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)b為b = l-a。 作為優(yōu)選，所述折返段長(zhǎng)度不大于第一段和第二段的總長(zhǎng)的一半。 本發(fā)明還提供了一種分布式光纖傳感測(cè)量裝置，包括測(cè)量主機(jī)和傳感光纜，測(cè)量
主機(jī)包括信號(hào)處理單元，其特點(diǎn)是 所述傳感光纜包括第一段和重疊段，所述第一段的一端連接測(cè)量主機(jī)；
所述重疊段包括第二段和折返段； 信號(hào)處理單元，用于處理所述第一段返回的信號(hào)，得到第一段所處區(qū)域內(nèi)的外界 參量，以及處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返段上的點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到在所 述同一空間點(diǎn)處的參量。
進(jìn)一步，所述第二段、折返段上點(diǎn)的返回信號(hào)的處理方式為 所述空間同一點(diǎn)記為D點(diǎn)，所述第二段上到D點(diǎn)最近的點(diǎn)記為E點(diǎn)、所述折返段上 到D點(diǎn)最近的點(diǎn)記為F點(diǎn)，所述E點(diǎn)和F點(diǎn)即為與所述D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；
信號(hào)處理單元處理所述E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界參量。
作為優(yōu)選，信號(hào)處理單元將E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào)做加權(quán)平均，作為空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的信號(hào)，其中，第二段E點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a與對(duì)應(yīng)折返段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)b 的關(guān)系為a+b = l，且a半1。 所述第二段E點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a為0. 4《a < 1。
所述傳感光纜折返敷設(shè)段長(zhǎng)度不大于正向敷設(shè)區(qū)和正向敷設(shè)段長(zhǎng)度之和的一半。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果
1 、降低光纜尾端測(cè)量波動(dòng)。 傳感光纜尾端信號(hào)衰減最大，將傳感光纜折返敷設(shè)，通過(guò)將末段傳感光纜重疊區(qū) 域的信號(hào)加權(quán)平均，能夠有效降低傳感光纜尾端的測(cè)量波動(dòng)，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。
2、增大測(cè)量長(zhǎng)度。 為了實(shí)現(xiàn)溫度或應(yīng)變測(cè)量的可靠性，系統(tǒng)的信噪比要大于一固定值。為保證系統(tǒng) 的信噪比在要求的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的總測(cè)量長(zhǎng)度就受到一定的限制。而采用末段光纜折返敷 設(shè)的方式，可以有效提高傳感光纜尾端的信噪比，從而增大總的測(cè)量長(zhǎng)度。
3、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)。 通過(guò)傳感光纜折返敷設(shè)的方式降低系統(tǒng)的測(cè)量波動(dòng)，簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，不增加系統(tǒng)測(cè)量 主機(jī)成本，也不犧牲系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和空間分辨率。


圖1為背景技術(shù)中傳感光纜敷設(shè)示意圖； 圖2為光纖傳感系統(tǒng)中信噪比與測(cè)量距離的關(guān)系； 圖3為實(shí)施例中傳感光纜敷設(shè)示意圖； 圖4為實(shí)施例1中利用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)分別測(cè)得的溫度曲線； 圖5為實(shí)施例2中利用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)分別測(cè)得的溫度曲線； 圖6為實(shí)施例3中利用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)分別測(cè)得的應(yīng)變曲線； 圖7為實(shí)施例4中利用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)分別測(cè)得的溫度曲線； 圖8為實(shí)施例5中利用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)分別測(cè)得的應(yīng)變曲線； 圖9為實(shí)施例6中利用本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)分別測(cè)得的應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 請(qǐng)參閱圖3， 一種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量裝置，包括測(cè)量主機(jī)和傳感光 纜；測(cè)量主機(jī)包括信號(hào)處理單元； 測(cè)量主機(jī)包括光源、信號(hào)處理單元、光纖波分復(fù)用系統(tǒng)以及光電接收和放大模塊等。 傳感光纜包括兩部分第一段和重疊段，第一段的長(zhǎng)度為5000m ;重疊段的傳感光 纜在B點(diǎn)折返，形成第二段AB和折返段BC，且第二段AB和折返段BC相互貼近；其中，AB段 與BC段的長(zhǎng)度均為500m ; 重疊段內(nèi)空間一點(diǎn)，記為D點(diǎn)，對(duì)應(yīng)傳感光纜第二段和折返段各一點(diǎn)，分別記為E 點(diǎn)和F點(diǎn)，第二段上E點(diǎn)到D點(diǎn)的距離最近，折返段上F點(diǎn)到D點(diǎn)的距離最近；確定與空間 D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的傳感光纜第二段上的E點(diǎn)的過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)，而與D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的傳感光纜折返 段上的F點(diǎn)與折返點(diǎn)B點(diǎn)的距離BF和E點(diǎn)與折返點(diǎn)B點(diǎn)的距離BE相同，則通過(guò)E點(diǎn)和折 返點(diǎn)B點(diǎn)的位置，可以確定出F點(diǎn)的位置； 信號(hào)處理單元能夠?qū)點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào)做加權(quán)平均，作為空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)的大??；其中，AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b均為0. 5。 本實(shí)施例還提供了一種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量方法，請(qǐng)參閱圖3，包括
以下步驟 a、敷設(shè)傳感光纜 6000m長(zhǎng)的傳感光纜從測(cè)量主機(jī)0點(diǎn)引出，沿測(cè)量區(qū)域敷設(shè)，形成第一段0A，第一段段的長(zhǎng)度為5000m ;傳感光纜繼續(xù)敷設(shè)，在折返點(diǎn)B點(diǎn)折返，折返段BC與第二段AB相互貼近，形成重疊段，以便折返段BC與第二段AB能同時(shí)響應(yīng)同一外界溫度場(chǎng)；其中，AB段與BC段的長(zhǎng)度均為500m ;光纖損耗系數(shù)a = 0. 9dB/km ; 在傳感光纜折返點(diǎn)B點(diǎn)點(diǎn)火，信號(hào)處理單元通過(guò)對(duì)傳感光纜返回信號(hào)的分析，得出B點(diǎn)所處空間位置；
b、信號(hào)處理 對(duì)傳感光纜第一段OA信號(hào)的處理 信號(hào)處理單元對(duì)第一段OA返回的信號(hào)進(jìn)行處理，得到OA段測(cè)量區(qū)域內(nèi)外界溫度的大?。淮诵盘?hào)處理過(guò)程是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；
對(duì)傳感光纜重疊段信號(hào)的處理 如重疊段所處區(qū)域內(nèi)的空間一點(diǎn)，記為D點(diǎn)，對(duì)應(yīng)傳感光纜第二段和折返段各一點(diǎn)，分別記為E點(diǎn)和F點(diǎn)，第二段上E點(diǎn)到D點(diǎn)的距離最近，折返段上F點(diǎn)到D點(diǎn)的距離最近；其中，E點(diǎn)、F點(diǎn)與B點(diǎn)的距離相同；通過(guò)B點(diǎn)的空間位置，確定出E點(diǎn)和F點(diǎn)的位置；
確定與空間D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的傳感光纜第二段上的E點(diǎn)的過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)，而與D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的傳感光纜折返段上的F點(diǎn)與折返點(diǎn)B點(diǎn)的距離BF和E點(diǎn)與折返點(diǎn)B點(diǎn)的距離BE相同，則通過(guò)E點(diǎn)和折返點(diǎn)B點(diǎn)的位置，可以確定出F點(diǎn)的位置； 信號(hào)處理單元將傳感光纜上的AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回的信號(hào)做加權(quán)平均，作為空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界信號(hào)的大小，本實(shí)施例E點(diǎn)和F點(diǎn)返回信號(hào)的權(quán)重系數(shù)均為0. 5 ;通過(guò)信號(hào)處理單元的處理，得到空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界溫度的大?。?將空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界信號(hào)的值進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的外界溫度，此信號(hào)處理過(guò)程為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述； 同理，可得到傳感光纜重疊段所處區(qū)域內(nèi)空間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度。 利用上述方法測(cè)量區(qū)域OB段的溫度，得到的結(jié)果如圖4下圖所示，利用現(xiàn)有技術(shù)
得到的結(jié)果如圖4上圖所示。
可以看出，在前5000m的測(cè)量距離內(nèi)，本實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)得結(jié)果基本相近；但在5000m 5500m之間的測(cè)量距離內(nèi)，本實(shí)施例測(cè)得溫度的波動(dòng)噪聲明顯小于現(xiàn)有技術(shù)。 可見(jiàn)，通過(guò)末段傳感光纜折返敷設(shè)的方法來(lái)減小傳感光纜尾端的溫度波動(dòng)噪聲是可行的。 傳感光纜末段折返敷設(shè)，降低了傳感光纜尾端的溫度波動(dòng)幅度，從而減小系統(tǒng)的
誤報(bào)率，提高系統(tǒng)的可靠性。
實(shí)施例2 —種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量裝置，與實(shí)施例1不同的是 信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為O. 9和0. 1。 本實(shí)施例還提供了一種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量方法，與實(shí)施例1不同的是 信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為O. 9和0. 1。 利用上述方法對(duì)某一時(shí)刻測(cè)量區(qū)域0B段的溫度進(jìn)行測(cè)量，得到的結(jié)果如圖5下圖所示，利用傳統(tǒng)方法得到的結(jié)果如圖5上圖所示。 可以看出，在前5000m的測(cè)量距離內(nèi)，本實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)得結(jié)果基本相近；但在5000m 5500m之間的測(cè)量距離內(nèi)，本實(shí)施例測(cè)得溫度的波動(dòng)噪聲明顯小于現(xiàn)有技術(shù)。 可見(jiàn)，通過(guò)末段傳感光纜折返敷設(shè)的方法來(lái)減小傳感光纜尾端的溫度波動(dòng)噪聲是可行的。 傳感光纜末段折返敷設(shè)，降低了傳感光纜尾端的溫度波動(dòng)幅度，從而減小系統(tǒng)的
誤報(bào)率，提高系統(tǒng)的可靠性。
實(shí)施例3 —種分布式布里淵散射應(yīng)變傳感測(cè)量裝置，與實(shí)施例1不同的是
傳感光纜的第一段的長(zhǎng)度為18000m，第二段和折返段的長(zhǎng)度均為2000m ;
測(cè)量主機(jī)用于測(cè)量應(yīng)變； 第二段和折返段相應(yīng)點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為0. 7和0. 3。 本實(shí)施例還提供了一種分布式光纖布里淵散射應(yīng)變傳感測(cè)量方法，請(qǐng)參閱圖3，包
括以下步驟 a、對(duì)于該分布式光纖應(yīng)變傳感裝置，光纖損耗系數(shù)a = 0. 2dB/km ; 傳感光纜末段的2000m采用雙芯單模光纖，在光纖末端B點(diǎn)采用光纖熔接機(jī)將雙
芯光纖熔接在一起； 將上述帶有末段2000m雙芯單模光纖的傳感光纜自測(cè)量主機(jī)0引出，沿測(cè)量區(qū)域敷設(shè)，形成第一段OA和重疊段，其中第一段OA的長(zhǎng)度為18000m ;重疊段包括第二段AB和折返段BC， AB段和BC段的長(zhǎng)度均為2000m，并在B點(diǎn)連接，以使BC段的信號(hào)能夠通過(guò)AB段返回測(cè)量主機(jī)；雙芯單模光纖的使用保證了AB段和BC段光纖緊密貼近，并能同時(shí)感應(yīng)同一外界應(yīng)變場(chǎng)； 在傳感光纜折返點(diǎn)B點(diǎn)施加壓力，信號(hào)處理單元通過(guò)對(duì)傳感光纜返回的信號(hào)進(jìn)行分析，得出B點(diǎn)所處空間位置；
b、信號(hào)處理 對(duì)傳感光纜第一段OA信號(hào)的處理 信號(hào)處理單元對(duì)傳感光纜第一段OA返回的信號(hào)進(jìn)行處理，得到OA段所處區(qū)域各點(diǎn)的應(yīng)變；此信號(hào)處理過(guò)程是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；
對(duì)傳感光纜重疊段返回信號(hào)的處理 如重疊段所處區(qū)域內(nèi)的空間一點(diǎn)，記為D點(diǎn)，對(duì)應(yīng)傳感光纜第二段和折返段各一點(diǎn)，分別記為E點(diǎn)和F點(diǎn)，第二段上E點(diǎn)到D點(diǎn)的距離最近，折返段上F點(diǎn)到D點(diǎn)的距離最近；其中，E點(diǎn)、F點(diǎn)與B點(diǎn)的距離相同；通過(guò)B點(diǎn)的空間位置，確定出E點(diǎn)和F點(diǎn)的位置；
確定與空間D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的傳感光纜第二段上的E點(diǎn)的過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)，而與D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的傳感光纜折返段上的F點(diǎn)與折返點(diǎn)B點(diǎn)的距離BF和E點(diǎn)與折返點(diǎn)B點(diǎn)的距離BE相同，則通過(guò)E點(diǎn)和折返點(diǎn)B點(diǎn)的位置，可以確定出F點(diǎn)的位置； 將傳感光纜AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回的信號(hào)做加權(quán)平均，作為空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界信號(hào)的大小，本實(shí)施例E點(diǎn)和F點(diǎn)返回信號(hào)的權(quán)重系數(shù)a和b分別為0. 7和0. 3 ;通過(guò)信號(hào)處理單元的處理，得到D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界應(yīng)變的大?。?將空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界信號(hào)的值進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的外界應(yīng)變，此信號(hào)處理過(guò)程為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述； 同理，得到傳感光纜重疊段所處區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。 利用本方法測(cè)得的結(jié)果如圖6下圖所示，利用傳統(tǒng)方法測(cè)得的結(jié)果如圖6上圖所示。 可以看出，在18000m之前的測(cè)量距離內(nèi)，本方法和現(xiàn)有技術(shù)基本相近；但在18000m 20000m之間的測(cè)量距離內(nèi)，本方法測(cè)得的應(yīng)變的波動(dòng)噪聲明顯小于現(xiàn)有技術(shù)。
可見(jiàn)，通過(guò)末段傳感光纜折返敷設(shè)的方法來(lái)減小傳感光纜尾端的應(yīng)變波動(dòng)噪聲是可行的。 傳感光纜末段折返敷設(shè)，降低了傳感光纜尾端的應(yīng)變波動(dòng)幅度，從而減小系統(tǒng)的
誤報(bào)率，提高系統(tǒng)的可靠性。 實(shí)施例4 —種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量裝置，與實(shí)施例1不同的是傳感光纜第一段的長(zhǎng)度為4000m，第二段和折返段的長(zhǎng)度均為1000m ; 信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為O. 8和0.2。 本實(shí)施例還提供了一種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量方法，與實(shí)施例1不同的是 在步驟a中，6000m的傳感光纜從測(cè)量主機(jī)0點(diǎn)引出，沿測(cè)量區(qū)域敷設(shè)，傳感光纜第一段OA段的長(zhǎng)度為4000m ;傳感光纜繼續(xù)敷設(shè)，在折返點(diǎn)B點(diǎn)折返，其中，AB段與BC段的長(zhǎng)度均為1000m ; 在步驟b中，信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為0. 8和0. 2。 利用上述方法對(duì)某一時(shí)刻測(cè)量區(qū)域0B段的溫度進(jìn)行測(cè)量，得到的結(jié)果如圖7下圖
所示，利用傳統(tǒng)方法傳感光纜無(wú)折返敷設(shè)時(shí)得到的結(jié)果如圖7上圖所示。 可以看出，在4000m之前的測(cè)量距離內(nèi)，末段傳感光纜無(wú)折返敷設(shè)和有折返敷設(shè)
時(shí)得到的溫度測(cè)量結(jié)果基本相近；但在4000m 5000m之間的測(cè)量距離內(nèi)，傳感光纜折返敷
設(shè)情況下得到的測(cè)量結(jié)果的溫度波動(dòng)噪聲明顯小于無(wú)折返敷設(shè)時(shí)的溫度波動(dòng)噪聲。 實(shí)施例5 —種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量裝置，與實(shí)施例1不同的是傳感光纜第一段的長(zhǎng)度為3000m，第二段和折返段的長(zhǎng)度均為1500m ; 信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為O. 6和0.4。
本實(shí)施例還提供了一種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量方法，與實(shí)施例1不同的是 在步驟a中，6000m的傳感光纜從測(cè)量主機(jī)0點(diǎn)引出，沿測(cè)量區(qū)域敷設(shè)，傳感光纜第一段OA段的長(zhǎng)度為3000m ;傳感光纜繼續(xù)敷設(shè)，在折返點(diǎn)B點(diǎn)折返，其中，AB段與BC段的長(zhǎng)度均為1500m ; 在步驟b中，信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b分別為0. 6和0. 4。 利用上述方法對(duì)某一時(shí)刻測(cè)量區(qū)域0B段的溫度進(jìn)行測(cè)量，得到的結(jié)果如圖8下圖
所示，利用傳統(tǒng)方法傳感光纜無(wú)折返敷設(shè)時(shí)得到的結(jié)果如圖8上圖所示。 可以看出，在3000m之前的測(cè)量距離內(nèi)，末段傳感光纜無(wú)折返敷設(shè)和有折返敷設(shè)
時(shí)得到的溫度測(cè)量結(jié)果基本相近；但在3000m 4500m之間的測(cè)量距離內(nèi)，傳感光纜折返敷
設(shè)情況下得到的測(cè)量結(jié)果的溫度波動(dòng)噪聲明顯小于無(wú)折返敷設(shè)時(shí)的溫度波動(dòng)噪聲。 實(shí)施例6 —種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量裝置，與實(shí)施例5不同的是信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b均是測(cè)量距離z的函數(shù)，即a = 0. 7*exp (-O. 0002* (z-3000)) ， b = l_a，其中，z的取值范圍為[3000， 4500]。
本實(shí)施例還提供了一種分布式光纖拉曼散射溫度傳感測(cè)量方法，與實(shí)施例5不同的是 在步驟b中，信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)對(duì)AB段E點(diǎn)和BC段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a和b均是測(cè)量距離z的函數(shù)，本實(shí)施例a為指數(shù)遞減函數(shù)a =0. 7*exp(-0. 0002*(z-3000))，其中，z的取值范圍為[3000， 4500] ，b = l_a。則，經(jīng)過(guò)計(jì)算，a的取值范圍為
， b的取值范圍為
利用上述方法對(duì)某一時(shí)刻測(cè)量區(qū)域0B段的溫度進(jìn)行測(cè)量，得到的結(jié)果如圖9下圖
所示，利用傳統(tǒng)方法傳感光纜無(wú)折返敷設(shè)時(shí)得到的結(jié)果如圖9上圖所示。 可以看出，在3000m之前的測(cè)量距離內(nèi)，末段傳感光纜無(wú)折返敷設(shè)和有折返敷設(shè)
時(shí)得到的溫度測(cè)量結(jié)果基本相近；但在3000m 4500m之間的測(cè)量距離內(nèi)，傳感光纜折返敷
設(shè)情況下得到的測(cè)量結(jié)果的溫度波動(dòng)噪聲明顯小于無(wú)折返敷設(shè)時(shí)的溫度波動(dòng)噪聲。 信號(hào)處理單元在進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，對(duì)第二段AB段E點(diǎn)和折返段BC段F點(diǎn)返回信
號(hào)的加權(quán)系數(shù)既可以為常數(shù)，也可以為變量，均可降低尾端溫度波動(dòng)噪聲。 上述實(shí)施方式不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明的關(guān)鍵是傳感光纜
包括第一段、由第二段和折返段組成的重疊段，處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返
段上的點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到在所述同一空間點(diǎn)處的參量，而對(duì)于第一段返回信號(hào)的處
理則是現(xiàn)有技術(shù)。在不脫離本發(fā)明精神的情況下，對(duì)本發(fā)明做出的任何形式的改變均應(yīng)落
入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種分布式光纖傳感測(cè)量方法，包括以下步驟a、敷設(shè)傳感光纜傳感光纜包括第一段和重疊段，第一段的一端連接測(cè)量主機(jī)；所述重疊敷設(shè)區(qū)包括第二段和折返段；傳感光纜感知外界參量，其中，第二段、折返段上的不同點(diǎn)能夠感知空間同一位置處的參量；b、信號(hào)處理處理所述第一段返回的信號(hào)，得到第一段所處區(qū)域內(nèi)的外界參量；處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返段上的點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到在所述同一空間點(diǎn)處的參量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第二段、折返段上點(diǎn)的返回信號(hào)的處 理方式為所述空間同一點(diǎn)記為D點(diǎn)，所述第二段上到D點(diǎn)最近的點(diǎn)記為E點(diǎn)、所述折返段上到D 點(diǎn)最近的點(diǎn)記為F點(diǎn)，所述E點(diǎn)和F點(diǎn)即為與所述D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；信號(hào)處理單元處理所述E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界參量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于信號(hào)處理單元將E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào) 做加權(quán)平均，作為空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，其中，E點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a與對(duì)應(yīng)F點(diǎn)返回 信號(hào)的加權(quán)系數(shù)b的關(guān)系為a+b = 1，且a^ 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述第二段E點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a 為0. 4《a < 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述傳感光纜折返敷設(shè)段長(zhǎng)度不大 于第一段和第二段長(zhǎng)度之和的一半。
6. —種分布式光纖傳感測(cè)量裝置，包括測(cè)量主機(jī)和傳感光纜，其中，測(cè)量主機(jī)包括信號(hào)處理單元，其特征在于所述傳感光纜包括第一段和重疊段，所述第一段的一端連接測(cè)量主機(jī)； 所述重疊段包括第二段和折返段；信號(hào)處理單元，用于處理所述第一段返回的信號(hào)，得到第一段所處區(qū)域內(nèi)的外界參量， 以及處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返段上的點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到在所述同一 空間點(diǎn)處的參量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量裝置，其特征在于所述第二段、折返段上點(diǎn)的返回信號(hào) 的處理方式為所述空間同一點(diǎn)記為D點(diǎn)，所述第二段上到D點(diǎn)最近的點(diǎn)記為E點(diǎn)、所述折返段上到D 點(diǎn)最近的點(diǎn)記為F點(diǎn)，所述E點(diǎn)和F點(diǎn)即為與所述D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；信號(hào)處理單元處理所述E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外界參量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于信號(hào)處理單元將E點(diǎn)和F點(diǎn)返回的信號(hào) 做加權(quán)平均，作為空間D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，其中，第二段E點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a與對(duì)應(yīng)折 返段F點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)b的關(guān)系為a+b = 1，且a^ 1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述第二段E點(diǎn)返回信號(hào)的加權(quán)系數(shù)a 為0. 4《a < 1。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于所述傳感光纜折返敷設(shè)段長(zhǎng)度不大于正向敷設(shè)區(qū)和正向敷設(shè)段長(zhǎng)度之和的一半。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式光纖傳感測(cè)量方法，包括以下步驟a、敷設(shè)傳感光纜傳感光纜包括第一段和重疊段，第一段的一端連接測(cè)量主機(jī)；所述重疊敷設(shè)區(qū)包括第二段和折返段；傳感光纜感知外界參量，其中，第二段、折返段上的不同點(diǎn)能夠感知空間同一位置處的參量；b、信號(hào)處理處理所述第一段返回的信號(hào)，得到第一段所處區(qū)域內(nèi)的外界參量；處理與同一空間點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的第二段和折返段上的點(diǎn)返回的信號(hào)，從而得到在所述同一空間點(diǎn)處的參量。本發(fā)明還提供了一種分布式光纖傳感測(cè)量裝置。本發(fā)明具有降低傳感光纜尾端測(cè)量波動(dòng)、增大有效測(cè)量長(zhǎng)度、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K11/32GK101776492SQ200910156638
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者張艷輝, 涂勤昌, 顧海濤 申請(qǐng)人:聚光科技(杭州)股份有限公司