【技术实现步骤摘要】
一种抑制共模噪声的分布式光纤传感系统及其抑制方法
本专利技术涉及光纤传感技术,具体涉及一种抑制共模噪声的分布式光纤传感系统及其抑制方法。
技术介绍
分布式光纤传感是一种新型的传感技术,传感距离可以从几百米到上百公里。分布式光纤传感因具有抗电磁干扰、高的灵敏度以及长的传感距离等优点在石油管道监护、周界安防等领域得到了广泛的应用。分布式光纤传感中应用较广的一类是分布式声传感(DAS),一般是基于干涉原理或者背向散射原理。基于干涉原理较常用的有光纤水听器和光纤加速度传感器,基于背向散射原理的主要是相位敏感型光时域反射仪(Φ-OTDR)。对于干涉型光纤水听器或者加速度传感器,由于传输光纤受到振动、弯曲和温度变化等环境因素的影响时,长度和折射率等参数将发生随机变化。这些参数变化随着传输距离的增加而逐步累积,最终在系统中引入强的背景噪声[1]。此外基于微分延时外差的系统,前端有一非平衡马赫曾德尔干涉仪来产生外差延时脉冲对,而该干涉仪很容易受到振动等环境噪声的影响,从而给系统带来很大的噪声,这些噪声称之为共模噪声。为了消除这些共模噪声,在已有的方案中都是在系统中加入一个参考探头,该探头是声压和加速度不灵敏的,从而只获取共模噪声。之后再将传感探头测得的信号与参考探头测得的信号相减即可消除共模噪声[2]。在现有技术中,为了消除共模噪声,在系统中加入了一个参考探头,该探头是声压和加速度不灵敏的,从而只获取共模噪声。之后再将传感探头测得的信号与参考探头测得的信号相减即可消除共模噪声。已有技术主要存在以下三点缺陷:(1)需要额外制作一个参考探头,增加了系统的开销;(2)该参考探头 ...
【技术保护点】
一种抑制共模噪声的分布式光纤传感系统,其特征在于,所述分布式光纤传感系统包括:窄线宽激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、延时光纤、第二耦合器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第二掺铒光纤放大器、滤波器、光电探测器、数据采集卡、工控机以及隔声隔振装置;其中,选取分布式光纤传感系统中一段光纤置于隔声隔振装置中,进行隔声隔振处理,作为参考光纤;所述窄线宽激光器发出连续激光;经第一耦合器后,均匀分成两路,一路经过第一声光调制器被移频f
【技术特征摘要】
1.一种抑制共模噪声的分布式光纤传感系统,其特征在于,所述分布式光纤传感系统包括:窄线宽激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、延时光纤、第二耦合器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第二掺铒光纤放大器、滤波器、光电探测器、数据采集卡、工控机以及隔声隔振装置;其中,选取分布式光纤传感系统中一段光纤置于隔声隔振装置中,进行隔声隔振处理,作为参考光纤;所述窄线宽激光器发出连续激光;经第一耦合器后,均匀分成两路,一路经过第一声光调制器被移频f1并被调制成第一脉冲光,另外一路经过第二声光调制器被移频f2并被调制成第二脉冲光,第一脉冲光与第二脉冲光之间的频率差Δf=f1-f2即为外差频率;第二脉冲光经过长度为Ld的延时光纤,与第一脉冲光在时域上分开;第一脉冲光和第二脉冲光经过第二耦合器合光后,得到一前一后的两个脉冲,形成一个外差脉冲对,外差脉冲对的外差频率为Δf,外差脉冲对的间隔为Ld;外差脉冲对先经过第一掺铒光纤放大器放大后,通过第一口进入环形器,通过环形器的第二口注入基于背向散射原理的分布式光纤传感系统;外差脉冲对在基于背向散射原理的分布式光纤传感系统中产生背向瑞利散射信号,作为外差信号;分布式光纤传感系统接收到的外界信号调制到外差信号的外差频率上;外差信号通过环形器的第三口进入第二掺铒光纤放大器,经过第二掺铒光纤放大器放大后,经过滤波器滤除噪声;然后到达光电探测器,由高速的数据采集卡采集信号,最后在工控机上进行信号的外差解调,从而得到分布式光纤传感系统的信号;选取参考光纤处的信号,此段信号不受外界环境干扰,从而得到共模噪声信号;将分布式光纤传感系统中所有位置得到的信号,减去共模噪声信号,从而得到分布式光纤传感系统中消除共模噪声的外界信号;其中,f1≠f2,Ld>0。2.如权利要求1所述的分布式光纤传感系统,其特征在于,所述隔声隔振装置包括弹性材料和密闭箱;在参考光纤外包裹弹性材料,置于密闭箱中。3.如权利要求1所述的分布式光纤传感系统,其特征在于,所述基于背向散射原理的分布式光纤传感系统为光纤水听器阵列系统、加速度传感器阵列系统或传感光纤。4.一种抑制分布式光纤传感系统中的共模噪声的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1)基于背向散射原理的分布式光纤传感系统中的光纤长度为L,脉冲重复频率为fs,则有fs<c/2nL,其中,c为真空中的光速,n为待测光纤的折射率,数据采集卡的采样频率为fc,采样深度为N,则有N=fc/fs;2)选取分布式光纤传感系统中一段光纤置于隔声隔振装置中,进行隔声隔振处理,作为参考光纤;3)窄线宽激光器发出连续激光,经第一耦合器后,均匀分成两路,一路经过第一声光调制器被移频f1并被调制成第一脉冲光,另外一路经过第二声光调制器被移频f2并被调制成第二脉冲光,第一脉冲光与第二脉冲光之间的频率差Δf=f1-f2即为外差频率;第二...
【专利技术属性】
技术研发人员:张敏,何向阁,刘飞,古利娟,
申请(专利权)人:北京大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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