基于光纤分布式传感的测温方法、装置及存储介质

本发明涉及光纤传感，尤其涉及一种基于光纤分布式传感的测温方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、分布式光纤传感器以光纤作为传输介质，具有体积小、质量轻、易弯曲、损耗小、抗电磁干扰、抗辐射性能好等优点，其应用范围很广，包括石油和天然气管道，火灾报警系统、水库和电力电缆监测等。光纤分布式传感技术主要利用脉冲在光纤中的瑞利散射光、布里渊散射光或拉曼散射光来携带空间分布式信息，进而达到分布式传感的目的。其中，基于拉曼散射的分布式传感器可测量温度而对应力不敏感的优点，一直是光纤传感领域的研究热点之一。

2、现有技术中，拉曼分布式光纤传感技术的四个技术指标分别为传感距离、空间分辨率、温度分辨率和测量时间，它们的表现都取决于所测量拉曼信号的信噪比(signal-to-noise ratio，snr)。snr主要是和脉冲的宽度以及功率有关。在单脉冲拉曼光时域反射(raman optical time-domainreflectometry，rotdr)系统中，在给定空间分辨率的条件下，由于存在非线性效应而不能无限的增大脉冲功率，可以使用光脉冲编码技术提升系统的snr。光脉冲编码技术的核心思想，是使用特定规律的由强度调制的码元“1”和“0”组成的长度为l的光脉冲编码序列，来代替传感方案中的单个泵浦脉冲，再将探测到的响应曲线使用对应的解码方式进行解码，在不改变测量时间的前提下提升系统snr。

3、而现有技术中，编码的码字越长，系统中snr的提升就越高，而编码位数变长的时候，某一码元产生的自发拉曼散射(optical time domain reflectometry，sprs)会被系统中更多的其他后进入光纤的码元所受激放大，使得测量到的信号包含sprs信号与受激拉曼散射(stimulated raman scattering，srs)信号，由于rotdr系统测温的原理是利用温度与sprs中的反斯托克斯(anti-stokes，as)信号的线性规律去解调温度，而srs信号叠加到测量信号中，使得各脉冲产生的信号不独立，破坏了编码的线性时不变条件，使得解码后的解码响应出现了畸变，影响了测量温度的准确度，造成了解调温度的误差。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于光纤分布式传感的测温方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中测温误差大的缺陷。

2、本发明提供一种基于光纤分布式传感的测温方法，包括：

3、基于自发斯托克斯信号的能量和自发反斯托克斯信号的能量确定处理后的编码的反斯托克斯信号的能量；

4、基于处理后的编码反斯托克斯信号的能量确定温度值。

5、可选地，基于自发斯托克斯信号的能量和自发反斯托克斯信号的能量确定处理后的编码的反斯托克斯信号的能量，包括：

6、基于自发反斯托克斯信号的能量确定编码的反斯托克斯信号的能量，并基于自发斯托克斯信号的能量确定第一受激拉曼增益；所述第一受激拉曼增益为反斯托克斯散射光沿光纤变化的受激拉曼增益；

7、基于编码的反斯托克斯信号的能量和第一受激拉曼增益确定处理后的编码的反斯托克斯信号的能量。

8、可选地，基于自发反斯托克斯信号的能量确定编码的反斯托克斯信号的能量，包括：

9、确定光纤长度；

10、基于所述光纤长度确定第三受激拉曼增益；所述第三受激拉曼增益为与光纤长度相关的拉曼增益；

11、基于自发反斯托克斯信号的能量、第三受激拉曼增益以及编码序列中1的个数确定编码的反斯托克斯信号的能量。

12、可选地，基于自发斯托克斯信号的能量确定第一受激拉曼增益，包括：

13、基于自发斯托克斯信号的能量确定第二受激拉曼增益；所述第二受激拉曼增益为斯托克斯散射光沿光纤变化的受激拉曼增益；

14、基于第二受激拉曼增益确定第一受激拉曼增益。

15、可选地，基于自发斯托克斯信号的能量确定第二受激拉曼增益，包括：

16、基于自发斯托克斯信号的能量确定编码的斯托克斯信号的能量，并且基于自发斯托克斯信号的能量确定参考斯托克斯信号的能量；

17、基于编码的斯托克斯信号的能量和参考斯托克斯信号的能量确定第二受激拉曼增益。

18、可选地，基于自发斯托克斯信号的能量确定编码的斯托克斯信号的能量，包括：

19、确定光纤长度；

20、基于所述光纤长度确定第三受激拉曼增益；所述第三受激拉曼增益为与光纤长度相关的拉曼增益；

21、基于自发斯托克斯信号的能量、第三受激拉曼增益以及编码序列中1的个数确定编码的斯托克斯信号的能量。

22、可选地，基于自发斯托克斯信号的能量确定参考斯托克斯信号的能量，包括：

23、基于自发斯托克斯信号的能量确定单脉冲斯托克斯信号的能量；

24、将单脉冲斯托克斯信号的能量与编码序列进行卷积，确定参考斯托克斯信号的能量。

25、可选地，基于自发斯托克斯信号的能量确定单脉冲斯托克斯信号的能量，包括：

26、确定光纤长度；

27、基于所述光纤长度确定第三受激拉曼增益；所述第三受激拉曼增益为与光纤长度相关的拉曼增益；

28、基于自发斯托克斯信号的能量和第三受激拉曼增益确定单脉冲斯托克斯信号的能量。

29、本发明还提供一种基于光纤分布式传感的测温装置，包括：

30、第一确定模块，用于基于自发斯托克斯信号的能量和自发反斯托克斯信号的能量确定处理后的编码的反斯托克斯信号的能量；

31、第二确定模块，用于基于处理后的编码的反斯托克斯信号的能量确定温度值。

32、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于光纤分布式传感的测温方法。

33、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于光纤分布式传感的测温方法。

34、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种基于光纤分布式传感的测温方法。

35、本发明提供的基于光纤分布式传感的测温方法、装置及存储介质，通过解扰受激拉曼散射信号，构建只包含处理后的编码的反斯托克斯信号的算法，减少了较长编码位数时所导致的受激拉曼畸变问题，提升了拉曼散射信号的信噪比，降低了测量温度的误差，从而使得测得的温度值更加准确。

技术特征：

1.一种基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发斯托克斯信号的能量和自发反斯托克斯信号的能量确定处理后的编码的反斯托克斯信号的能量，包括：

3.根据权利要求2所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发反斯托克斯信号的能量确定编码的反斯托克斯信号的能量，包括：

4.根据权利要求2所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发斯托克斯信号的能量确定第一受激拉曼增益，包括：

5.根据权利要求4所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发斯托克斯信号的能量确定第二受激拉曼增益，包括：

6.根据权利要求5所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发斯托克斯信号的能量确定编码的斯托克斯信号的能量，包括：

7.根据权利要求5所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发斯托克斯信号的能量确定参考斯托克斯信号的能量，包括：

8.根据权利要求7所述的基于光纤分布式传感的测温方法，其特征在于，基于自发斯托克斯信号的能量确定单脉冲斯托克斯信号的能量，包括：

9.一种基于光纤分布式传感的测温装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8中的任一项所述基于光纤分布式传感的测温方法。

技术总结
本发明提供一种基于光纤分布式传感的信号恢复方法、装置及存储介质，属于光纤传感技术领域，该方法包括：基于自发斯托克斯信号的能量和自发反斯托克斯信号的能量确定处理后的编码的反斯托克斯信号的能量；基于处理后的编码的反斯托克斯信号的能量确定温度值。本发明通过解扰受激拉曼散射信号，构建只包含处理后的编码的反斯托克斯信号的算法，减少了较长编码位数时所导致的受激拉曼畸变问题，提升了拉曼散射信号的信噪比，降低了测量温度的误差，从而使得测得的温度值更加准确。

技术研发人员：杨智生,洪小斌,伍剑,李欣
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13