本發(fā)明涉及光纖傳感，特別涉及一種基于光纖的振動定位方法以及振動定位裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著科技水平的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模不斷擴(kuò)大。自上世紀(jì)末發(fā)展起來的利用光纖傳感技術(shù)進(jìn)行的振動安全檢測，逐步成為了保障基礎(chǔ)工程安全建設(shè)的重要技術(shù)。分布式光纖振動傳感技術(shù)是一種以光波為載體、以光纖為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對外界振動事件的測量方式，因其具有高靈敏度、長距離檢測、全區(qū)域覆蓋及便于進(jìn)行大型智能網(wǎng)絡(luò)檢測等優(yōu)勢，目前已應(yīng)用于管道、安防、油氣及大型建筑健康監(jiān)測等領(lǐng)域。

2、分布式光纖振動傳感技術(shù)的基本原理是，連續(xù)激光入射至光纖中，當(dāng)外界振動作用于光纖時，光纖中折射率或長度的微小變化會影響光的特性，通過解調(diào)這些變化可實(shí)現(xiàn)對振動事件的位置與特征的實(shí)時感知。目前應(yīng)用最廣泛是的基于相位光時域反射技術(shù)（φ-otdr）的分布式光纖振動傳感技術(shù)，該技術(shù)主要依賴于后向瑞利散射光。但是，后向瑞利散射光相對入射光來說很弱，且由于光纖介質(zhì)不均勻性，會引發(fā)后向散射光發(fā)生干涉，產(chǎn)生干涉衰落現(xiàn)象，導(dǎo)致后向散射光攜帶的振動事件的信息淹沒在噪聲中；同時，隨著距離的增加，后向散射光在光纖中的信號呈現(xiàn)指數(shù)衰減。因此上述缺陷限制了后向散射光在長距離檢測場景中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明的至少一個實(shí)施例提供了一種振動定位方法以及振動定位裝置，以實(shí)現(xiàn)對長距離檢測場景中振動事件進(jìn)行探測。

2、作為本發(fā)明的第一方面，提供了一種振動定位方法，包括：

3、響應(yīng)于振動事件作用于光纖，獲取第一相位信號和第二相位信號，其中，第一相位信號是由第一探測激光信號經(jīng)光纖傳輸前后的相位變化確定的，第二相位信號是由第二探測激光信號在經(jīng)光纖傳輸前后的相位變化確定的；第一探測激光信號和第二探測激光信號在光纖內(nèi)的傳輸方向相反；

4、按預(yù)設(shè)劃分規(guī)則，在時域上分別對第一相位信號和第二相位信號進(jìn)行劃分，得到第一相位信號的n個第一信號片段和第二相位信號的n個第二信號片段；

5、確定第i個第一信號片段和第i個第二信號片段的第i片段時延差，1≤i≤n；

6、根據(jù)n個片段時延差確定第一相位信號和第二相位信號的時延差；

7、根據(jù)第一相位信號和第二相位信號的時延差確定振動事件作用于光纖上的位置。

8、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，確定第i個第一信號片段和第i個第二信號片段的第i片段時延差，包括：

9、在i＞1的情況下，根據(jù)第i-1片段時延差更新第i個第二信號片段，得到更新后的第i個第二信號片段；

10、確定更新后的第i個第二信號片段和第i個第一信號片段之間的第i更新時延差；

11、根據(jù)第i更新時延差和第i-1片段時延差，得到第i片段時延差。

12、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，確定更新后的第i個第二信號片段和第i個第一信號片段之間的第i更新時延差，包括：

13、確定更新后的第i個第二信號片段和第i個第一信號片段之間的第i互相關(guān)函數(shù)；

14、在第i互相關(guān)函數(shù)上截取預(yù)設(shè)范圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)，預(yù)設(shè)范圍包括第i互相關(guān)函數(shù)的峰值處的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

15、對預(yù)設(shè)范圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行二次函數(shù)擬合，得到第i擬合曲線；

16、根據(jù)第i擬合曲線得到第i更新時延差。

17、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按預(yù)設(shè)劃分規(guī)則，在時域上分別對第一相位信號和第二相位信號進(jìn)行劃分，包括：

18、根據(jù)滑動窗口和預(yù)設(shè)步長分別對第一相位信號和第二相位信號進(jìn)行劃分。

19、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)n個片段時延差得到第一相位信號和第二相位信號的時延差，包括：

20、對n個片段時延差求平均，得到第一相位信號和第二相位信號的時延差。

21、作為本發(fā)明的第二個方面，還提供了一種振動定位裝置，包括：

22、激光器，適用于發(fā)出初始激光信號；

23、分束模塊，適用于將初始激光信號分成第一探測激光信號、第二探測激光信號、第一本振激光信號和第二本振激光信號；

24、光纖，適用于對振動事件產(chǎn)生響應(yīng)以及接收第一探測激光信號和第二探測激光信號，其中，第一探測激光信號和第二探測激光信號在光纖中的傳播方向相反；

25、相位確定模塊，適用于根據(jù)第二本振激光信號和經(jīng)光纖傳輸后的第一探測激光信號得到第一相位信號，以及根據(jù)第一本振激光信號和經(jīng)光纖傳輸后的第二探測激光信號得到第二相位信號；

26、處理模塊，適用于基于上述振動定位方法，根據(jù)第一相位信號和第二相位信號得到振動事件作用于所述光纖上的位置。

27、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相位確定模塊包括：

28、移頻單元，包括：

29、第一移頻組件，適用于對分束模塊輸出的第一探測激光信號進(jìn)行第一次移頻，并將第一次移頻后的第一探測激光信號傳輸至光纖第一端口；

30、第二移頻組件，對分束模塊輸出的第二探測激光信號進(jìn)行第一次移頻，并將第一次移頻后的第二探測激光信號傳輸至光纖的第二端口；

31、其中，第一移頻組件還適用于對自第二端口輸出的第二探測激光進(jìn)行第二次移頻，第二移頻組件還適用于對自第一端口輸出的第一探測激光進(jìn)行第二次移頻；

32、第一光電探測單元，適用于使第一本振激光信號和第二次移頻后的第二探測激光信號發(fā)生第一拍頻，并將第一拍頻后得到的光信號轉(zhuǎn)換為第一電信號；

33、第二光電探測單元，適用于使第二本振激光信號和第二次移頻后的第一探測激光信號發(fā)生第二拍頻，并將第二拍頻后得到的光信號轉(zhuǎn)換為第二電信號；

34、數(shù)據(jù)采集卡，適用于對第一電信號分別進(jìn)行正交解調(diào)處理、低通濾波處理、相位反正切處理及解纏繞處理，得到所述第二相位信號，以及對第二電信號分別進(jìn)行正交解調(diào)處理、低通濾波處理、相位反正切處理及解纏繞處理，得到第一相位信號。

35、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，分束模塊包括：

36、第一耦合器，適用于將初始激光信號分為第一子激光信號和第二子激光信號；

37、第二耦合器，適用于將第一子激光信號分成第一探測激光信號和第一本振激光信號；

38、第三耦合器，適用于將第二子激光信號分成第二探測激光信號和第二本振激光信號。

39、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相位確定模塊還包括：

40、驅(qū)動組件，適用于將移頻單元與數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行時鐘同步。

41、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一移頻組件所施加的頻移量和第二移頻組件所施加的頻移量不同。

42、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動定位方法，采用了雙向傳輸?shù)那跋蛱綔y光，（即第一探測激光信號和第二探測激光信號）進(jìn)行振動定位，利用了前向光的低衰減特性，因此適用于長距離的振動定位場景。

43、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動定位方法，分別對第一相位信號和第二相位信號分成n段處理，對每個對應(yīng)的信號片段（第i個第一信號片段與第i個第二信號片段）獨(dú)立計算片段時延差，基于n個片段時延差的統(tǒng)計分析確定最終信號時延差能夠?qū)崿F(xiàn)振動事件的精確定位。