【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分布式光纤声传感，尤其涉及一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统。
技术介绍
1、在物联网迅猛发展的背景下，信息感知的关键性愈发凸显。光纤传感器以其小巧轻便、点绝缘、抗电磁干扰以及长距离传输与感知的独特优势，已广泛应用于交通运输、国防军事、生物医疗、航空航天等领域。分布式光纤传感器不仅继承了一般光纤传感器的优越特性，更具备卓越的全分布式感知外界环境的能力，能够准确感知外界物理量沿光纤的分布情况。其中，分布式声传感器(das)由于其高度灵敏、可实现上百公里传感距离、高至厘米级的空间分辨率，以及对温度、应变、振动等多参数动态感知的独特优势，成为当前学术和应用领域的热门关注点之一。
2、然而，在光纤分布式声传感系统中，衰落问题对系统可靠性产生了极大的影响。衰落可分为偏振衰落和干涉衰落两类，直接影响信号的相位解调，导致信噪比下降，甚至可能形成传感盲区。其中，偏振衰落是由两束相互干涉的光的偏振不匹配引起的。在相干探测系统中，偏振衰落主要是由于散射光和本振光的偏振态不匹配所致。而干涉衰落则主要是由于随机瑞利散射点之间的相互干涉引起。由于注入光纤的是高相干激光，在脉冲与光纤卷积的过程中，一个脉冲宽度内的瑞利散射点相互干涉叠加，若发生干涉相消，就会出现光强极弱的点，导致衰落。衰落现象表现为光强的极弱点，这些点将导致相位解调噪声极大。目前，频分复用、空分复用、以及各种频谱分解再融合技术能够有效的解决干涉衰落的问题。但是，前者较为复杂的系统结构不利于实际应用，而频谱分解再融合所采用边带信号较弱，不利于长距离应用场景。因此，针
3、另一方面，das系统实际应用越发广泛，用户对其检测指标(传感距离、精度、响应速度等)要求逐步提高。特别是随着信号处理数据量的不断增加，如何实现大规模数据的实时处理和传输成为该技术面临的瓶颈问题之一。因此，本专利技术的主要目标是长距离、无衰落、结构简单的das系统，抑制干涉衰落的发生，并实现数字信号处理系统，实时解调出无衰落的外界信息。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提出了一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统。
2、本专利技术系统的技术方案为一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，包括：
3、激光器、第一耦合器、相位调制器、任意波形发生器、声光调制器，掺饵光纤放大器、带通滤波器、第二耦合器、环形器、传感光纤、偏振分集接收器、模数转换模块、fpga处理器；
4、所述激光器与所述第一耦合器连接；
5、所述第一耦合器分别与所述的相位调制器、第二耦合器连接；
6、所述相位调制器与所述声光调制器连接；
7、所述任意波形发生器与所述声光调制器连接；
8、所述的声光调制器、掺饵光纤放大器、带通滤波器、环形器、传感光纤依次连接；
9、所述的环形器与所述第二耦合器连接；
10、所述的第二耦合器、偏振分集接收器、模数转换模块、fpga处理器依次连接；
11、所述传感光纤部署于周边安防、油气管道、交通隧道、建筑物结构健康领域，为安全监测领域提供支持。
12、所述激光器产生连续光信号经过所述第一耦合器分为上一支路光信号、下一支路光信号，将上一支路光信号传输至所述相位调制器，将下一支路光信号传输至所述第二耦合器；
13、所述上一支路光信号占比为α，所述下一支路光信号占比为1-α；
14、所述相位调制器对上一支路光信号进行调制得到调制信号，将调制信号输出至所述声光调制器；
15、所述声光调制器通过所述任意波形发生器控制，将调制信号调制转换为脉冲信号，将脉冲信号输出至所述掺饵光纤放大器放大；
16、所述的相位调制器的调制频率为脉冲信号的主瓣宽度，调制深度为β；
17、所述掺饵光纤放大器放大，将脉冲信号进行功率放大得到放大后脉冲信号，将放大后脉冲信号输出至所述带通滤波器；
18、所述带通滤波器，将放大后脉冲信号进行去噪处理得到去噪后脉冲信号，将去噪后脉冲信号输出至所述环形器；
19、所述环形器，将去噪后脉冲信号输出至所述传感光纤；
20、所述传感光纤，将去噪后脉冲信号进行光纤传播并返回瑞利散射信号，将返回的瑞利散射信号输出至所述环形器；
21、所述环形器，将返回的瑞利散射信号输出至所述第二耦合器；
22、所述第二耦合器，将下一支路光信号、返回的瑞利散射信号进行相干得到拍频信号，将拍频信号输出至所述偏振分集接收器；
23、所述偏振分集接收器，将拍频信号分解为偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号，将偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号输出至所述模数转换模块，且所述的偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号之间偏振态正交；
24、所述模数转换模块，分别将偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号进行模数转换，得到偏振态正交的第一路数字信号、偏振态正交的第二路数字信号，将偏振态正交的第一路数字信号、偏振态正交的第二路数字信号输出至所述fpga处理器；
25、所述fpga处理器，将偏振态正交的第一路数字信号、偏振态正交的第二路数字信号进行振动信号的相位提取，得到振动信号的相位；
26、所述振动信号的相位提取，包括以下处理：
27、fir滤波处理、希尔伯特变换处理、复共轭乘法及合并处理、反正切处理、解卷绕处理、相位差分处理；
28、所述振动信号的相位提取，具体过程如下：
29、步骤1：所述fir滤波处理，将偏振态正交的第一路数字信号、第二路数字信号依次进行fir滤波，分别得到第一路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣，以及第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣；
30、步骤2：所述希尔伯特变换处理，将第一路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣，以及第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣分别进行希尔伯特变换，得到第一路数字信号的主瓣的正交分量、一阶正旁瓣、的正交分量一阶负旁瓣的正交分量，以及第二路数字信号的主瓣的正交分量、一阶正旁瓣、的正交分量一阶负旁瓣的正交分量；将第一路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣，以及第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣作为对于的同向分量；
31、步骤3：所述的复共轭乘法及合并处理，包括保存复共轭参考帧、在乘法器中相乘、在加法器相加；
32、所述的保存复共轭参考帧，根据配置的复共轭周期，将复共轭周期第一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交分量取反；再将复共轭周期第一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交分量取反后结果，和复共轭周期第一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的同向分量保存至buffer缓冲器中，取出得到复共轭参考帧；
33、所述的乘法器，将取出的复本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要去1所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
3.根据权利要去2所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
4.根据权利要去3所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
5.根据权利要去4所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
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7.根据权利要去6所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
8.根据权利要去7所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要去1所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
3.根据权利要去2所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
4.根据权利要去3所述的实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：胡胜，李莎莎，秦海鑫，吕朴初，李莹莹，李景琦，何怡婷，李亮，肖晗，陈璇，刘聪，武明虎，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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