【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，具体涉及一种基于φ-otdr的未知振动事件波形检测方法。
技术介绍
1、相位敏感光学时域反射仪(φ-otdr)作为一种典型的分布式传感技术，因其灵敏度高、定位准确、响应宽带等特点，具有广泛的应用前景。φ-otdr通过提取光纤上两个不同位置的后向瑞利散射信号(rbs)相位差来实现对外部扰动的定量检测。由于外部扰动与相位差成线性比例，因此可以通过相位解调来恢复外部扰动的大小和频率。目前常用的相位解调方法有3×3耦合器解调法、正交解调法和希尔伯特变换法。在这些常用的相位解调方法中，都应用反正切运算提取相位，所提取的相位被包裹在[-π，π]的区间范围内，因此为了获得正确的相位信号，需要使用相位解包裹方法。
2、由于以往的相位解调方法都是针对已知类型的外部扰动信号进行相位解调，因此可以根据已知类型的外部扰动信号的幅值范围和频率范围等信息，根据经验确定其应变范围，并基于所确定的外部扰动信号的应变范围使用不同的相位解缠绕方法，如对小动态应变使用传统相位解缠绕方法，对大动态应变使用差分解缠绕方法。在对大动态应变使用差分解缠绕时，先对扰动信号进行传统相位解缠绕，并判断恢复出的相位波形是否与已知类型的外部扰动信号一致：如果一致，则传统相位解缠绕有效；否则，则需要再对扰动信进行差分解缠绕，并再判断恢复出的相位波形是否与已知类型的外部扰动信号一致：如果一致，无需进行二次差分；否则，需要进行二次差分，以此类推，进行n次差分，直至能恢复出相位波形与已知类型的外部扰动信号一致。由此可见，现有相位解调方法由于需要根据已知类型
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的是现有相位解调方法适用于已知类型的外部扰动信号，因此无法对未知振动事件的波形进行检测的问题，提供一种基于φ-otdr的未知振动事件波形检测方法。
2、为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于φ-otdr的未知振动事件波形检测方法，包括步骤如下：
4、步骤1、利用φ-otdr采集待测未知振动事件所引起的扰动信号，并对扰动信号进行相位解调得到初相位φ；
5、步骤2、对初相位φ进行传统相位解缠绕得到初始解调相位波形φ0，对初相位φ进行一次差分解缠绕求和得到第一解调相位波形φ1；
6、步骤3、计算初始解调相位波形φ0和第一解调相位波形φ1的初始相关系数c0：
7、
8、其中，表示初始解调相位波形φ0和第一解调相位波形φ1的协方差，表示初始解调相位波形φ0的标准差，表示第一解调相位波形φ1的标准差；
9、步骤4、将初始相关系数c0与设定的判决阈值δ进行比较：
10、若初始相关系数c0大于等于判决阈值δ，则初始解调相位波形φ0和第一解调相位波形φ1即为待测未知振动事件的时域波形；
11、否则，令n＝1，并转至步骤5；
12、步骤5、对第n解调相位波形φn进行n+1次差分解缠绕求和，得到第n+1解调相位波形φn+1；
13、步骤6、计算第n解调相位波形φn和第n+1解调相位波形φn+1的第n相关系数cn：
14、
15、其中，表示第n解调相位波形φn和第n+1解调相位波形φn+1的协方差，表示第n解调相位波形φn的标准差，表示第n+1解调相位波形φn+1的标准差；
16、步骤7、将第n相关系数cn与判决阈值δ进行比较：
17、若第n相关系数cn大于等于设定的判决阈值δ，则第n解调相位波形φn和第n+1解调相位波形φn+1即为待测未知振动事件的时域波形；
18、否则，令n＝n+1，并返回步骤5。
19、上述步骤1中，初相位φ的值域为[-π，π]。
20、上述步骤4和7中，判决阈值δ设为0.999。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：
22、1、在现有相位解调的基础上，引入了相关系数进行相位波形相似度判断，通过信号波形相似度以快速且准确地判定外部扰动信号的应变类型，并利用判断条件将传统解缠绕和差分解缠绕集合到一起；
23、2、在进行差分解缠绕时，无需事先获取外部扰动信号的幅值和频率信息即无需将恢复出相位波形与外部扰动信号进行比较来决定差分次数，而是通过相关系数直接决定所需的差分次数；
24、3、有效地提高了系统对未知振动事件的波形恢复效率和准确性，确保了在各种复杂环境下的信号解调性能。
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1.一种基于φ-OTDR的未知振动事件波形检测方法，其特征是，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于φ-OTDR的未知振动事件波形检测方法，其特征是，步骤1中，初相位φ的值域为[-π，π]。
3.根据权利要求1所述的一种基于φ-OTDR的未知振动事件波形检测方法，其特征是，步骤4和7中，判决阈值δ设为0.999。
【技术特征摘要】
1.一种基于φ-otdr的未知振动事件波形检测方法，其特征是，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于φ-otdr的未知振动事件波形检测方法，其特征是，步...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦祖军，冉玉娇，冯宇航，陈聪，张文涛，鞠涛，岳耀笠，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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