【技术实现步骤摘要】
本申请涉及分布式光纤传感，具体而言，涉及一种布里渊测量谱的校正方法、布里渊光时域分析传感系统。
技术介绍
1、受激布里渊散射(stimulated brillouin scattering，sbs)是一种光纤光传输中出现的比较典型的非线性过程，当输入进光纤的泵浦光功率足够强时，强电磁场的作用会使光纤分子产生电致收缩效应，使介质的密度和介电常数产生周期性的变化，形成声波场。声波使得散射光和泵浦光之间产生一个布里渊频移，在受激布里渊散射中散射光一般表现为斯托克斯光，即泵浦光产生下变频。布里渊频移的频移量不仅由光纤介质本身的材料特性所决定，还与光纤所处的环境相关，如温度、应力、振动等等。
2、布里渊光时域分析技术(brillouin optical time-domain analysis,botda)是一种基于受激布里渊散射机理的传感分析技术，它可以用于长距离光纤的温度、应力、振动的分布式传感监测，在对通信光缆、建筑、油管、电力线、铁道等距离较长的在服役当中长期受到外力和环境侵蚀的大型基础设施的健康监测上有广阔的应用前景。这种技术在光纤两端分别打入相向传输的泵浦光和探测光，当两束光相遇时会产生受激布里渊散射，发生能量转移，并在两束光的频率差等于布里渊频移时能量转移达到峰值。通过分析探测光的光谱变化，根据布里渊频移与温度、应力、振动等的线性关系，并从时间上计算探测光和泵浦光在光纤中发生散射的位置，可以得到整一条长距离光纤每一位置上的温度、应力、振动等信息。
3、在实际botda系统中，由于泵浦脉冲光频谱线宽不可
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种布里渊测量谱的校正方法、布里渊光时域分析传感系统，用以缓解布里渊测量谱畸变对于测量准确度的影响。
2、第一方面，本申请提供一种布里渊测量谱的校正方法，包括：获取目标连续探测光对应的第一电信号和拍频信号对应的第二电信号；其中，初始连续探测光与初始泵浦脉冲光分别输入传感光纤的两端并在所述传感光纤中发生受激布里渊散射作用，所述传感光纤的两端分别输出第一目标泵浦脉冲光以及所述目标连续探测光，以及，所述初始泵浦脉冲光输入所述传感光纤的一端，所述传感光纤的另一端输出未发生受激布里渊散射作用的第二目标泵浦脉冲光，所述初始泵浦脉冲光与所述本征光同源，所述拍频信号包括所述第二目标泵浦脉冲光与本征光合束后的拍频信号；根据所述第一电信号确定所述传感光纤对应的布里渊测量谱，以及，根据所述第二电信号确定第二拍频谱，所述第二拍频谱为所述第二目标泵浦脉冲光与所述本征光进行拍频对应的拍频谱；对所述布里渊测量谱进行校正处理，得到校正后的布里渊本征谱，其中，所述校正处理包括将所述第二拍频谱与所述布里渊测量谱进行反卷积。
3、在上述方案中，基于布里渊测量谱是泵浦脉冲光频谱和布里渊本征谱的卷积的特性，通过增设一路本征光与泵浦脉冲光进行拍频，借助拍频谱分析所得到的第二拍频谱可表征泵浦脉冲光的频谱，进而可以反卷积出布里渊本征谱，所得到的布里渊本征谱还原了不受泵浦脉冲光频谱线宽、脉冲驱动信号质量、泵浦脉冲光频率影响的布里渊测量谱，能够更加真实地反映传感光纤的布里渊频移，提高了botda系统测量结果的可靠性、精度。
4、作为一种可选的方式，所述拍频信号还包括所述第一目标泵浦脉冲光与所述本征光合束后的拍频信号，所述校正处理还包括：根据所述第二电信号确定第一拍频谱，所述第一拍频谱为所述第一目标泵浦脉冲光与所述本征光进行拍频对应的拍频谱；利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的目标能量变化系数，其中，所述目标能量变化系数表征所述初始泵浦脉冲光在所述传感光纤中任意一点位置处发生受激布里渊散射作用时的能量变化程度；根据所述目标能量变化系数，对所述布里渊测量谱进行非局部效应的补偿。在上述方案中，利用拍频谱间接计算泵浦脉冲光的目标能量变化系数，根据目标能量变化系数，针对非局部效应引起的误差进行了补偿，进一步提高了botda系统的测量精度，且校正效果优异。
5、作为一种可选的方式，所述利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的目标能量变化系数，包括：利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的末端能量变化值，其中，所述末端能量变化值表征所述初始泵浦脉冲光在所述传感光纤末端发生受激布里渊散射作用时的能量变化程度；根据所述末端能量变化值以及所述目标能量变化系数的带参数表达式，计算所述目标能量变化系数的表达式。在上述方案中，利用拍频谱间接计算泵浦脉冲光的目标能量变化系数，根据目标能量变化系数，针对非局部效应引起的误差进行了补偿，进一步提高了botda系统的测量精度，且校正效果优异。
6、作为一种可选的方式，所述利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的末端能量变化值，包括：利用如下公式计算所述末端能量变化值：其中，d(v,z＝l)为所述末端能量变化值，fp(v，z＝l)为所述第一拍频谱，fpo(v，z＝l)为所述第二拍频谱，v为初始泵浦脉冲光和初始连续探测光之间的频率差，z为所述传感光纤中发生受激布里渊散射作用的位置，l为光纤总长。在上述方案中，给出了如何利用拍频谱间接计算目标能量变化系数的中间公式，得到泵浦脉冲光的能量变化系数后，可用于对布里渊测量谱进行补偿。
7、作为一种可选的方式，所述对所述布里渊测量谱进行校正处理，得到校正后的布里渊本征谱，其中，所述校正处理包括将所述第二拍频谱与所述布里渊测量谱进行反卷积，包括：以所述第二拍频谱为卷积核，将所述第二拍频谱与所述布里渊测量谱进行反卷积。在上述方案，给出了反卷积出布里渊本征谱的具体实践方式。
8、第二方面，本申请实施例提供一种布里渊光时域分析传感系统，包括：连续探测光生成模块，用于向传感光纤一端输入初始连续探测光；泵浦脉冲光生成模块，用于向传感光纤另一端输入初始泵浦脉冲光；第一光电探测器，用于将接收到的目标连续探测光转换为第一电信号；第二光电探测器，用于将接收到的第一目标泵浦脉冲光与本征光的拍频信号以及第二目标泵浦脉冲光与所述本征光的拍频信号转换为第二电信号；光源模块，用于产生输入到所述连续探测光生成模块与所述泵浦脉冲光生成模块的连续光，以及与第一目标泵浦脉冲光和第二目标泵浦脉冲光进行拍频产生拍频信号的所述本征光；数据采集及处理模块，与所述第一光电探测器以及所述第二光电探测器连接，用于接收所述第一电信号和所述第二电信号，并执行第一方面所述的方法。
9、在上述方案中，该系统能够基于布里渊测量谱是泵浦脉冲光频谱和布里渊本征谱的卷积的特性，通过增设一路本征光与泵浦脉冲光进行拍频，借助拍频谱分析所得到的第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种布里渊测量谱的校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍频信号还包括所述第一目标泵浦脉冲光与所述本征光合束后的拍频信号，所述校正处理还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的目标能量变化系数，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的末端能量变化值，包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述布里渊测量谱进行校正处理，得到校正后的布里渊本征谱，其中，所述校正处理包括将所述第二拍频谱与所述布里渊测量谱进行反卷积，包括：
6.一种布里渊光时域分析传感系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述连续探测光生成模块包括：连续光调制器、三口环形器；
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述泵浦脉冲光生成模块包括：脉冲光调制器、四口环形器、光滤波器；
9.
10.根据权利要求6-9任一项所述的系统，其特征在于，所述光源模块包括：
11.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光源模块包括第一激光器、第二激光器、频率锁定装置；所述连续探测光生成模块包括三口环形器；所述泵浦脉冲光生成模块包括：脉冲光调制器、四口环形器；
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种布里渊测量谱的校正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍频信号还包括所述第一目标泵浦脉冲光与所述本征光合束后的拍频信号，所述校正处理还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的目标能量变化系数，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一拍频谱与所述第二拍频谱计算所述初始泵浦脉冲光的末端能量变化值，包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述布里渊测量谱进行校正处理，得到校正后的布里渊本征谱，其中，所述校正处理包括将所述第二拍频谱与所述布里渊测量谱进行反卷积，包括：
6.一种布里渊...
【专利技术属性】
技术研发人员：张吉临，郭臻，张超，
申请(专利权)人：苏州光格科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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