本技術(shù)屬于光纖光柵傳感，尤其涉及一種抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、基于光纖布拉格光柵(fiber?bragg?grating，fbg)的準(zhǔn)分布式傳感具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐腐蝕、抗電磁干擾、復(fù)用能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)而得到了廣泛的研究?；诠鈺r(shí)域反射(optical?time?domain?reflectometer，otdr)技術(shù)的波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)常被用于大規(guī)模fbg光柵陣列光纖的解調(diào)。在系統(tǒng)中，由可調(diào)諧光源輸出的連續(xù)掃頻光被脈沖調(diào)制單元調(diào)制得到脈沖光信號(hào)，信號(hào)接收單元和信號(hào)解調(diào)單元通過(guò)采集光柵陣列光纖對(duì)不同波長(zhǎng)的脈沖光信號(hào)作用下的脈沖光反射信號(hào)構(gòu)建光柵光譜，從而確認(rèn)傳感網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)光柵的中心波長(zhǎng)。

2、脈沖調(diào)制單元的核心參數(shù)是消光比，其代表著調(diào)制器開(kāi)關(guān)情況下輸出光功率的比值，也反映了調(diào)制脈沖光的質(zhì)量。但是，有限的消光比會(huì)導(dǎo)致調(diào)制脈沖之間存在泄漏光，傳感系統(tǒng)中的光柵會(huì)反射這些持續(xù)注入的泄漏光，導(dǎo)致整根傳感光纖上出現(xiàn)泄漏光噪聲。

3、信號(hào)接收單元接收到的信號(hào)會(huì)受到泄漏光噪聲的干擾，由于距離越長(zhǎng)，噪聲越大，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)傳感距離有限、傳感精度不足等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本技術(shù)提出一種抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，能夠避免泄漏光噪聲的干擾，提升了傳感距離和傳感精度。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法，應(yīng)用于fbg波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源單元、脈沖調(diào)制單元、光纖環(huán)形器、光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元、信號(hào)接收單元和信號(hào)解調(diào)單元；

3、所述可調(diào)諧光源單元通過(guò)所述脈沖調(diào)制單元連接所述光纖環(huán)形器的第一端口，所述光纖環(huán)形器的第二端口連接所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元，所述光纖環(huán)形器的第三端口通過(guò)所述信號(hào)接收單元的輸入端連接所述信號(hào)解調(diào)單元的輸入端，所述信號(hào)解調(diào)單元的第一通信端和第二通信端分別連接所述可調(diào)諧光源單元的通信端和所述脈沖調(diào)制單元的通信端；

4、所述方法包括：

5、在每個(gè)掃描波長(zhǎng)下，通過(guò)所述信號(hào)接收單元接收所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)所述光纖環(huán)形器輸出的脈沖光反射信號(hào)和泄漏光反射信號(hào)，所述掃描波長(zhǎng)是基于掃描波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)間隔確定的，所述脈沖光反射信號(hào)是在所述脈沖調(diào)制單元輸出的脈沖光信號(hào)的探測(cè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)采集的，所述泄漏光反射信號(hào)是基于所述探測(cè)時(shí)長(zhǎng)和波長(zhǎng)步進(jìn)掃描周期采集的；

6、基于每個(gè)所述掃描波長(zhǎng)下的所述脈沖光反射信號(hào)對(duì)應(yīng)的脈沖光反射強(qiáng)度，以及所述泄漏光反射信號(hào)對(duì)應(yīng)的泄漏光反射強(qiáng)度，確定所述脈沖光反射強(qiáng)度中的泄漏光噪聲強(qiáng)度；

7、通過(guò)所述泄漏光噪聲強(qiáng)度對(duì)所述脈沖光反射強(qiáng)度進(jìn)行修正，以對(duì)所述脈沖光反射信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)。

8、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述可調(diào)諧光源單元，用于輸出光源信號(hào)；

9、所述脈沖調(diào)制單元，用于對(duì)所述光源信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到脈沖光信號(hào)；

10、所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元，用于通過(guò)fbg傳感網(wǎng)絡(luò)中布置的多個(gè)反射點(diǎn)對(duì)所述脈沖光信號(hào)進(jìn)行反射，生成脈沖光反射信號(hào)；

11、所述信號(hào)接收單元，用于將所述脈沖光反射信號(hào)從光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，得到脈沖電反射信號(hào)；

12、所述信號(hào)解調(diào)單元，用于將所述脈沖電反射信號(hào)進(jìn)行處理，生成第一控制信號(hào)輸出至所述可調(diào)諧光源單元，生成第二控制信號(hào)輸出至所述脈沖調(diào)制單元，所述第一控制信號(hào)用于控制所述光源信號(hào)的波長(zhǎng)，以將所述光源信號(hào)的波長(zhǎng)調(diào)整至所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中的fbg傳感網(wǎng)絡(luò)的工作波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，所述第二控制信號(hào)用于控制所述脈沖光信號(hào)的脈寬；

13、所述光纖環(huán)形器，用于將所述脈沖光信號(hào)從所述脈沖調(diào)制單元傳輸至所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元，將所述脈沖光反射信號(hào)從所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元傳輸至信號(hào)接收單元。

14、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，在通過(guò)所述信號(hào)接收單元接收所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)所述光纖環(huán)形器輸出的脈沖光反射信號(hào)和泄漏光反射信號(hào)之前，所述方法還包括：

15、根據(jù)所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中的fbg傳感網(wǎng)絡(luò)的中心波長(zhǎng)、溫度探測(cè)范圍、布拉格光柵的溫度波長(zhǎng)特性，確定的所述fbg傳感網(wǎng)絡(luò)的工作波長(zhǎng)區(qū)間；

16、根據(jù)所述工作波長(zhǎng)區(qū)間，確定所述掃描波長(zhǎng)范圍。

17、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，所述波長(zhǎng)步進(jìn)掃描周期大于所述探測(cè)時(shí)長(zhǎng)，所述探測(cè)時(shí)長(zhǎng)為：

18、

19、其中，neff為光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中光柵陣列光纖的纖芯折射率，c為光在真空中的傳播速度，l為光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中fbg傳感網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)距離。

20、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)所述信號(hào)接收單元接收所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)所述光纖環(huán)形器輸出的脈沖光反射信號(hào)和泄漏光反射信號(hào)，包括：

21、在每個(gè)掃描波長(zhǎng)下，在所述探測(cè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)通過(guò)所述信號(hào)接收單元接收所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中每個(gè)反射點(diǎn)的脈沖光反射信號(hào)；

22、在所述探測(cè)時(shí)長(zhǎng)外，且在所述波長(zhǎng)步進(jìn)掃描周期內(nèi)，通過(guò)所述信號(hào)接收單元接收所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中總的泄漏光反射信號(hào)。

23、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，基于每個(gè)所述掃描波長(zhǎng)下的所述脈沖光反射信號(hào)對(duì)應(yīng)的脈沖光反射強(qiáng)度，以及所述泄漏光反射信號(hào)對(duì)應(yīng)的泄漏光反射強(qiáng)度，確定所述脈沖光反射強(qiáng)度中的泄漏光噪聲強(qiáng)度，包括：

24、

25、其中，n(i，λx)為第i個(gè)反射點(diǎn)的泄漏光噪聲強(qiáng)度；和分別為第x個(gè)掃描波長(zhǎng)λx和第x-1個(gè)掃描波長(zhǎng)λx-1的泄漏光反射強(qiáng)度，a(k，λx)和a(k，λx-1)分別是第x個(gè)掃描波長(zhǎng)λx和第x-1個(gè)掃描波長(zhǎng)λx-1的脈沖光反射信號(hào)，k＝1，2，…，i，…，z，λx＝λ1，λ2，…，λn。

26、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)所述泄漏光噪聲強(qiáng)度對(duì)所述脈沖光反射強(qiáng)度進(jìn)行修正，以對(duì)所述脈沖光反射信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)，包括：

27、將所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元中每個(gè)反射點(diǎn)的所述脈沖光反射強(qiáng)度中的泄漏光噪聲強(qiáng)度去除，得到每個(gè)所述反射點(diǎn)在每個(gè)掃描波長(zhǎng)下的糾正脈沖光反射強(qiáng)度；

28、基于所述糾正脈沖光反射強(qiáng)度，構(gòu)建每個(gè)所述反射點(diǎn)的反射光譜；

29、通過(guò)所述反射光譜進(jìn)行擬合解調(diào)，得到每個(gè)所述反射點(diǎn)的光柵中心波長(zhǎng)。

30、二方面，本技術(shù)提供了一種抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)裝置，應(yīng)用于fbg波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源單元、脈沖調(diào)制單元、光纖環(huán)形器、光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元、信號(hào)接收單元和信號(hào)解調(diào)單元；

31、所述可調(diào)諧光源單元通過(guò)所述脈沖調(diào)制單元連接所述光纖環(huán)形器的第一端口，所述光纖環(huán)形器的第二端口連接所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元，所述光纖環(huán)形器的第三端口通過(guò)所述信號(hào)接收單元的輸入端連接所述信號(hào)解調(diào)單元的輸入端，所述信號(hào)解調(diào)單元的第一通信端和第二通信端分別連接所述可調(diào)諧光源單元的通信端和所述脈沖調(diào)制單元的通信端；

32、所述裝置包括：

33、第一處理單元，用于在每個(gè)掃描波長(zhǎng)下，通過(guò)所述信號(hào)接收單元接收所述光柵陣列光纖網(wǎng)絡(luò)單元通過(guò)所述光纖環(huán)形器輸出的脈沖光反射信號(hào)和泄漏光反射信號(hào)，所述掃描波長(zhǎng)是基于掃描波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)間隔確定的，所述脈沖光反射信號(hào)是在所述脈沖調(diào)制單元輸出的脈沖光信號(hào)的探測(cè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)采集的，所述泄漏光反射信號(hào)是基于所述探測(cè)時(shí)長(zhǎng)和波長(zhǎng)步進(jìn)掃描周期采集的；

34、第二處理單元，用于基于每個(gè)所述掃描波長(zhǎng)下的所述脈沖光反射信號(hào)對(duì)應(yīng)的脈沖光反射強(qiáng)度，以及所述泄漏光反射信號(hào)對(duì)應(yīng)的泄漏光反射強(qiáng)度，確定所述脈沖光反射強(qiáng)度中的泄漏光噪聲強(qiáng)度；

35、第三處理單元，用于通過(guò)所述泄漏光噪聲強(qiáng)度對(duì)所述脈沖光反射強(qiáng)度進(jìn)行修正，以對(duì)所述脈沖光反射信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)。

36、第三方面，本技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面所述的抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法。

37、第四方面，本技術(shù)提供了一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面所述的抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法。

38、第五方面，本技術(shù)提供了一種芯片，所述芯片包括處理器和通信接口，所述通信接口和所述處理器耦合，所述處理器用于運(yùn)行程序或指令，實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法。

39、第六方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面所述的抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法。

40、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本技術(shù)的實(shí)踐了解到。

41、本技術(shù)提供的一種抑制泄漏光噪聲干擾的光柵陣列光纖波長(zhǎng)解調(diào)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

42、(1)通過(guò)現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算并去除脈沖光反射信號(hào)中的泄漏光噪聲反射強(qiáng)度，使用糾正后的強(qiáng)度重構(gòu)光柵光譜，避免了泄漏光噪聲的干擾，不需要引入其他的硬件設(shè)施，降低成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高密度f(wàn)bg傳感網(wǎng)絡(luò)的高精度解調(diào)，在有限的調(diào)制器件條件下能夠支持更多的傳感點(diǎn)和更遠(yuǎn)的傳感距離，提升了解調(diào)速度、傳感距離和傳感精度，降低了大規(guī)模fbg傳感陣列解調(diào)系統(tǒng)對(duì)高消光比脈沖的依賴，從而避免了系統(tǒng)成本高昂、穩(wěn)定性差等問(wèn)題。

43、(2)通過(guò)將每個(gè)反射點(diǎn)的所述脈沖光反射強(qiáng)度中的泄漏光噪聲強(qiáng)度去除，可以準(zhǔn)確地從反射點(diǎn)的脈沖光反射強(qiáng)度中去除泄漏光噪聲，并基于糾正后的反射強(qiáng)度構(gòu)建反射光譜，最后通過(guò)擬合解調(diào)得到每個(gè)反射點(diǎn)的光柵中心波長(zhǎng)。