一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质

本发明涉及光纤，尤其涉及的是一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质。

背景技术：

1、分布式光纤传感器在很多领域体现出了巨大的应用前景，比如大型建筑设施的结构健康监测；石油天然气管道的泄漏及损伤监测；电力线路热点位置的温度监测；隧道、厂房的火灾预警监测；以及重要设施及场地的入侵监测。而有效的光纤长度测量系统可以为分布式光纤传感器提供精准的标定，提高其检测定位的精度。

2、目前主要的方法包括飞行时间法(tof)、光时域反射仪(otdr)、光频域反射仪(ofdr)、非对称sagnac干涉仪和激光锁模法。光在光纤的传播速度大约为2×108m/s，目前示波器与光电探测器的性能难以满足精准测量的要求；otdr是利用光在光纤中传播时产生的微弱的后向瑞利散射光，实际上也是利用tof来进行检测。otdr需要对信号进行平均以减少检测噪声来提升其精度，同时需要处理大量数据导致其测量时间较长，而且探测盲区，测量精度一般在米量级；ofdr对设备的要求非常高，需要低相位噪声和大线性扫频范围的光源，成本非常高。由于光源相干长度的限制，ofdr的精度与测量范围相互限制，不适合长距离测试；频移非对称sagnac干涉仪在检测过程中易受到光纤的扭转和扰动的影响，会产生几何效应和光弹效应引起光波偏振态的变化直接影响到测量结果，在实际应用中无法保证其精度；激光锁模法易受外界干扰，且无法直接测量短光纤的长度。此外，很多光学设备体积较大，对使用环境要求较高，稳定性较差，不适用于现场检测，所以需要一种高检测精度、低成本且便于集成携带的检测设备。

3、因此，现有技术还有待改进。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质，以解决传统的光纤长度测量控制方法检测精度低和成本高的技术问题。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种光纤长度的测量控制方法，包括：

4、根据飞行时间算法，在光纤结构的环形光路中产生双光脉冲；

5、获取环形装置中放置待测光纤时的第一测量数据和未放置所述待测光纤时的第二测量数据，根据所述第一测量数据和所述第二测量数据计算得到所述待测光纤的长度；

6、根据多次计算得到所述待测光纤的长度，结合示波器的采样特性，对多次采样获得的采样数据进行概率统计分析，得到所述待测光纤精确的测量结果。

7、在一种实现方式中，所述根据飞行时间算法，在光纤结构的环形光路中产生双光脉冲，包括：

8、控制单模激光器产生连续的预设波长的激光；

9、控制声光调制器的输入电压，产生单个脉冲激光；

10、将所述单个脉冲激光输入光纤耦合器，并通过光电探测器获取从所述光纤耦合器的环形结构输出的光信号，将所述光信号转换成电信号；

11、通过示波器显示所述电信号。

12、在一种实现方式中，所述将单个光脉冲输入光纤耦合器，并通过光电探测器获取从所述光纤耦合器的环形结构输出的光信号，将所述光信号转换成电信号，之前包括：

13、通过第一可调光纤衰减器调节整体脉冲的幅值。

14、在一种实现方式中，所述将单个光脉冲输入光纤耦合器，并通过光电探测器获取从所述光纤耦合器的环形结构输出的光信号，将所述光信号转换成电信号，包括：

15、将所述单个光脉冲输入光纤耦合器；

16、通过第二可调光纤衰减器调节第二个脉冲的幅值；

17、通过所述光电探测器获取从所述光纤耦合器的环形结构输出的光信号，将所述光信号转换成电信号。

18、在一种实现方式中，所述根据多次计算得到所述待测光纤的长度，结合示波器的采样特性，对多次采样获得的采样数据进行概率统计分析，包括：

19、对所述示波器接收的第一个脉冲进行定位，设定所述第一个脉冲的上升沿位置和阈值点；

20、根据所述第一个脉冲的上升沿位置和阈值点，计算多次测量下出现在脉冲峰值范围内的随机数值；

21、对所述示波器接收的第二个脉冲进行定位，设定所述第二个脉冲的上升沿位置和阈值点；

22、计算所述示波器接收第一个脉冲与第二个脉冲之间的时间差；

23、根据所述时间差、所述随机数值多次计算得到所述待测光纤的长度的平均值，推导得到所述待测光纤的最终长度。

24、在一种实现方式中，所述对示波器接收的第一个脉冲点进行定位，设定所述第一个脉冲的上升沿位置和阈值点，包括：

25、以第一阈值电压作为所述第一个脉冲的定位点，并将所述第一个脉冲的上升沿的第一阈值电压的位置设定为t(0)；

26、将t(0)点之后的第一个示波器的采样点位置设定为阈值点t0。

27、在一种实现方式中，所述对示波器接收的第二个脉冲进行定位，设定所述第二个脉冲的上升沿位置和阈值点，包括：

28、以第二阈值电压作为所述第二个脉冲的定位点，并将所述第二个脉冲的上升沿的第二阈值电压的位置设定为t(1)；

29、将t(1)点之后的第一个示波器的采样点位置设定为阈值点t1。

30、在一种实现方式中，所述根据所述时间差、所述随机数值多次计算得到所述待测光纤的长度的平均值，推导得到所述待测光纤的最终长度，包括：

31、根据所述时间差及所述随机数值，计算得到飞行时间数据中有且仅有两种相差一个采样间隔ts的概率；

32、根据所述概率计算所述示波器采样得到的双脉冲之间的时间差t的期望值；

33、根据所述期望值及多次计算得到所述待测光纤的长度的平均值，推导得到所述待测光纤的最终长度。

34、第二方面，本发明还提供一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被所述处理器执行时用于实现如第一方面所述的光纤长度的测量控制方法的操作。

35、第三方面，本发明还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，所述存储介质存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的光纤长度的测量控制方法的操作。

36、本发明采用上述技术方案具有以下效果：

37、本发明提出了利用光纤耦合器产生双脉冲的方式和两个脉冲光的飞行时间差的方式获得光纤长度数据，回避了脉冲特性差异、电路同步上的问题，减小测量误差；而且分析了使用示波器测量时，脉冲的幅值与测量得到的脉冲间隔之间的关系，利用可调光纤衰减器调整测量时第二个脉冲的幅值，提升测量精度；通过概率统计的方式对数据进行处理，在示波器采样速率限制下，提升飞行时间法测量光纤长度的精度。

技术特征：

1.一种光纤长度的测量控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述根据飞行时间算法，在光纤结构的环形光路中产生双光脉冲，包括：

3.根据权利要求2所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述将单个光脉冲输入光纤耦合器，并通过光电探测器获取从所述光纤耦合器的环形结构输出的光信号，将所述光信号转换成电信号，之前包括：

4.根据权利要求2所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述将单个光脉冲输入光纤耦合器，并通过光电探测器获取从所述光纤耦合器的环形结构输出的光信号，将所述光信号转换成电信号，包括：

5.根据权利要求1所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述根据多次计算得到所述待测光纤的长度，结合示波器的采样特性，对多次采样获得的采样数据进行概率统计分析，包括：

6.根据权利要求5所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述对示波器接收的第一个脉冲点进行定位，设定所述第一个脉冲的上升沿位置和阈值点，包括：

7.根据权利要求5所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述对示波器接收的第二个脉冲进行定位，设定所述第二个脉冲的上升沿位置和阈值点，包括：

8.根据权利要求5所述的光纤长度的测量控制方法，其特征在于，所述根据所述时间差、所述随机数值多次计算得到所述待测光纤的长度的平均值，推导得到所述待测光纤的最终长度，包括：

9.一种终端，其特征在于，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被所述处理器执行时用于实现如权利要求1-8中任意一项所述的光纤长度的测量控制方法的操作。

10.一种介质，其特征在于，所述介质为计算机可读存储介质，所述存储介质存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-8中任意一项所述的光纤长度的测量控制方法的操作。

技术总结
本发明公开了一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质，方法包括：根据飞行时间算法，在光纤结构的环形光路中产生双光脉冲；获取环形装置中放置待测光纤时的第一测量数据和未放置所述待测光纤时的第二测量数据，根据所述第一测量数据和所述第二测量数据计算得到所述待测光纤的长度；根据多次计算得到所述待测光纤的长度，结合示波器的采样特性，对多次采样获得的采样数据进行概率统计分析，得到所述待测光纤精确的测量结果。本发明通过分析示波器的采样特性，通过概率统计的方式对数据进行处理，在示波器采样速率限制下，提升飞行时间法测量光纤长度的精度。

技术研发人员：陈宇徽,王雨航,王义平
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15