【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感器,具体涉及一种基于脉冲模板函数的光纤传感阵列的脉冲延时测量方法。
技术介绍
光纤传感器是一类的新型传感器,因其抗电磁干扰,耐腐蚀,传输距离远,可大规模复用等优势在水声探测、油田开发、大型结构物检测等领域有着日益广泛的应用。为了进一步发挥光纤传感器体积小、重量轻等优势,目前主流的应用趋势是尽可能将多个光纤传感器用各种不同的手段进行复用,形成光纤传感阵列或者网络来感知外界信息,如在水声探测领域形成的海底阵缆(OBC),在石油勘探领域采用的VSP检波器阵列等,都是目前已经商用的典型光纤传感阵列。主要的复用方法包括时分复用,空分复用,波分复用,频分复用等,这其中又以时分复用效率最高,成本最低。在上述提到的这些应用中,都是以时分复用为基础,结合波分复用和空分复用形成大规模的传感阵列或者网络。时分复用的方法是通过向光纤传感阵列中注入周期性的脉冲光,接收返回的一系列脉冲光再进行数据处理。由于阵列上的不同传感器返回的光脉冲在时域上相互不重叠,因此就可以从返回的一串光脉冲中将不同传感器对应的脉冲分离开,进而解调出其分别对应的传感信息。在数据处理之前,一个很重要的工作就是需要测定阵列上每一个传感器对应的脉冲延时值,只有获知准确的脉冲延时值,才能精确地分离出每个传感器对应的脉冲。由于在每一个光纤传感阵列中,光纤的长度均有所差异,因此,对于每一个时分复用的光纤传感阵列,其脉冲延时值都有所不同,都需要在使用之前仔细测定其脉冲延时值。在以往的应用中,时分复用的光纤传感阵列的脉冲延时值基本上位手动测量,即通过人为采集、观察、计算返回的光信号数据进行脉冲延时判定 ...
【技术保护点】
一种基于脉冲模板函数的光纤传感阵列的脉冲延时测量方法,其特征在于,所述测量方法包括以下步骤:(1)读取信号数据:从已经保存的文本文件中,或者从上位机接收的数据缓冲区中光纤传感阵列的信号数据,包括多个脉冲周期,信号数据中包括添加进入的定位脉冲数据和光纤传感阵列返回的脉冲序列数据;(2)确定第一个定位脉冲位置:在信号数据中找出第一个数值最大且固定不变的脉冲,即为第一个定位脉冲;(3)得到数据矩阵:根据第一个定位脉冲的位置和已知的脉冲周期,将读取的信号数据划分到一个m*n的矩阵中,记为数据矩阵A,其中m为两个定位脉冲之间的数据点数,n为读取的信号数据中所包含的完整的脉冲周期的个数,则每一个行向量代表距离定位脉冲特定距离数据点在各个脉冲周期内的变化值,记为行向量ai;每一个列向量代表一个脉冲周期内的数据点,记为列向量bj,其中,i=0,1,2…m‑1,j=0,1,2…n‑1;(4)得到方差值向量:计算每一个行向量ai的方差值,得到由方差值构成的方差值向量c,其中c的元素ci=var(ai);(5)构建脉冲模板函数:已知光纤传感阵列的脉冲的时间长度τ,脉冲的上升时间τr,脉冲的下降时间τf,在数 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲模板函数的光纤传感阵列的脉冲延时测量方法,其特征在于,所述测量方法包括以下步骤:(1)读取信号数据:从已经保存的文本文件中,或者从上位机接收的数据缓冲区中光纤传感阵列的信号数据,包括多个脉冲周期,信号数据中包括添加进入的定位脉冲数据和光纤传感阵列返回的脉冲序列数据;(2)确定第一个定位脉冲位置:在信号数据中找出第一个数值最大且固定不变的脉冲,即为第一个定位脉冲;(3)得到数据矩阵:根据第一个定位脉冲的位置和已知的脉冲周期,将读取的信号数据划分到一个m*n的矩阵中,记为数据矩阵A,其中m为两个定位脉冲之间的数据点数,n为读取的信号数据中所包含的完整的脉冲周期的个数,则每一个行向量代表距离定位脉冲特定距离数据点在各个脉冲周期内的变化值,记为行向量ai;每一个列向量代表一个脉冲周期内的数据点,记为列向量bj,其中,i=0,1,2…m-1,j=0,1,2…n-1;(4)得到方差值向量:计算每一个行向量ai的方差值,得到由方差值构成的方差值向量c,其中c的元素ci=var(ai);(5)构建脉冲模板函数:已知光纤传感阵列的脉冲的时间长度τ,脉冲的上升时间τr,脉冲的下降时间τf,在数字系统中将参数τ,τr和τf按照数字系统的采样率离散化成T,Tr和Tf: T = r o u n d ( τ f s ) ]]> T r = r o u n d ( τ r f s ) ]]> T f = r o u n d ( τ f f s ) ]]>其中,round代表四舍五入操作,fs为系统的采样率,然后构建脉冲模板函数h,h中的元素hl的表达式为: h l = l T r ( 0 ≤ l < T r ) 1 ( T r ≤ l < T - T f ) T - l T f ...
【专利技术属性】
技术研发人员:张敏,刘飞,邱晓康,
申请(专利权)人:北京大学,清华大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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