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光时域反射仪中信号的注意事项

     光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光纤技术和光纤通信技术的发展而兴起的一种新型传感技术。它以光波为传感信号,以光纤为传输介质,感知和探测外界被测信号[1]。其中分布式光纤传感技术利用光纤的敏感性,集信息传输和传感于一身,只需一个光源和一根探测线路,可对沿光纤传输路径的传感对象进行检测[2],实现大范围和长距离的传感测量。

  光时域反射仪是一种基于散射型的分布式光纤传感器,能对光纤沿线上的扰动进行识别和定位,但传感系统得到的后向散射光的信号很微弱,环境噪声的影响使得对扰动点的识别很困难,特别是传感光纤的尾部,信号光的衰减已经很大,其散射光强度几乎淹没在噪声中。并且相位光时域反射仪的相干性原理使得其对环境中微小的扰动极为敏感,容易引入噪声[35]。为提高性能,必须通过信号处理的方法降低噪声,提高信噪比。

  叠加平均法理论相对简单,其原理是将某一时刻采集到的M个点的数据(通常是一个或多个周期内的点)存储到某一单元中,如此采集N次均存入该单元,然后对其求N次平均[68]。被采集的信号通常混有噪声并且通常为白噪声,经过N次叠加平均,其信噪比会得到改善。

  将采集到的后向散射实时信号与已存储的无扰动时的信号相减得到后向散射差值信号,进而分别进行上述方案的测试。(1)单独叠加平均法:采集每个周期内的差值信号进行不同次数的叠加,之后进行平均处理。(2)小波阈值法:通过选定的小波基对差值信号进行多层次分解与重构。

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