一种提高分布式光纤空间分辨率方法与流程

1.本发明涉及一种光纤空间分辨率的提高方法，具体为一种提高分布式光纤空间分辨率方法，属于光纤测温系统技术领域。


背景技术：

2.分布光纤温度传感器系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感器系统,在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体。分布式光纤拉曼温度传感器利用光纤的喇曼光谱效应,光纤所处空间各点温度场调制了光纤中传输的光载波,经解调后,将空间温度场的信息实时显示出来。分布式光纤拉曼温度传感器可以在线实时预报现场的温度和温度变化的取向,在线监测现场温度的变化,在一定的温度范围设置报警温度,是一种本质安全型的线型感温探测器,已在电力工业、石化企业、大型土木工程和在线灾害监测等领域成功地应用。
3.在分布式光纤测温系统中,空间分辨率及测温精度都是十分重要的参数,在测量温度场信息时,我们总是希望空间分辨率尽可能的小。理论上,空间分辨率是由激光脉冲宽度、数据采样率、探测电路带宽等共同决定的。而现有的常规硬件设计方法就很难提高系统空间分辨率，常规的空间分辨率(最小测温单元)为2m，当测温单元小于2m时，温度准确性差异较大，无法满足一些要求比较高的应用场合。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种提高分布式光纤空间分辨率方法。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种提高分布式光纤空间分辨率方法，包括以下步骤
6.步骤一、首先采集测试光纤的温度数据(m，t0)，然后对光纤温度数据进行差分，得到差分数据d；
7.步骤二、对差分数据进行判断，如果满足，则截取部分温度数据；
8.步骤三、对所截取部分温度数据利用最小二乘法进行二次拟合，获得拟合系数(c,mu)；
9.其中，c表示系数，mu表示拟合方差；
10.步骤四、根据拟合系数计算温升位置：
11.mt＝-((mu(2)*c(2)/(2*c(3)))-mu(1))；
12.步骤五、截取温升位置左右各mn米温度数据(mtn，t0n)，并计算阈值：
13.th3＝max(t0n)/2 mean(t)/2
14.其中，th3表示阈值，max表示求取最大值，mean表示求取平均值；
15.步骤六、求取t0n》th3的长度db，依据db大小对温度进行补偿：
16.tn＝t0n*k(db)
17.得到最终光纤的测量温度。
18.作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，进行温度采集时，将测试光纤设置在恒温水浴中，并设置恒温水浴温度为65
°
。
19.作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，截取的光纤测试环长度分别为0.5m、0.8m、1m、1.5m、2m、3m。
20.作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中，对差分数据进行判断所采用的公式为：
21.d(j)/abs(d(j))》d(j 1)/abs(d(j 1))
22.d(j)-d(j 1)》slopeth
23.t0(j)》ampth
24.其中，slopeth表示斜率阈值，ampth表示温度阈值，d表示差分数据，abs表示求取绝对值；
25.且截取部分温度数据为：
26.m(j 3-n,j n 2),t0(j 3-n,j n 2)
27.本发明的有益效果是：在既不用重新设计硬件，又不增加硬件成本的条件下，提升分布式光纤测温空间分辨率，便于进行操作，并通过测试不同长度的光纤，以确保达到比较好的效果，能够确保测试温度的精准度，以满足一些要求比较高的应用场合。
附图说明
28.图1为本发明流程示意图；
29.图2为本发明测试修正对比示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例一
32.如图1至图2所示，一种提高分布式光纤空间分辨率方法，包括以下步骤
33.步骤一、首先采集测试光纤的温度数据(m，t0)，然后对光纤温度数据进行差分，得到差分数据d；
34.步骤二、对差分数据进行判断，如果满足，则截取部分温度数据；
35.步骤三、对所截取部分温度数据利用最小二乘法进行二次拟合，获得拟合系数(c,mu)；
36.其中，c表示系数，mu表示拟合方差；
37.步骤四、根据拟合系数计算温升位置：
38.mt＝-((mu(2)*c(2)/(2*c(3)))-mu(1))；
39.步骤五、截取温升位置左右各mn米温度数据(mtn，t0n)并计算阈值：
40.th3＝max(t0n)/2 mean(t)/2
41.其中，th3表示阈值，max表示求取最大值，mean表示求取平均值；
42.步骤六、求取t0n》th3的长度db，依据db大小对温度进行补偿：
43.tn＝t0n*k(db)
44.得到最终光纤的测量温度。
45.在本发明实施例中，所述步骤一中，进行温度采集时，将测试光纤设置在恒温水浴中，并设置恒温水浴温度为65
°
。
46.在本发明实施例中，所述步骤一中，截取的光纤测试环长度分别为0.5m、0.8m、1m、1.5m、2m、3m。
47.实施例一
48.如图1至图2所示，一种提高分布式光纤空间分辨率方法，包括以下步骤
49.步骤一、首先采集测试光纤的温度数据(m，t0)，然后对光纤温度数据进行差分，得到差分数据d；
50.步骤二、对差分数据进行判断，如果满足，则截取部分温度数据；
51.步骤三、对所截取部分温度数据利用最小二乘法进行二次拟合，获得拟合系数(c,mu)；
52.其中，c表示系数，mu表示拟合方差；
53.步骤四、根据拟合系数计算温升位置：
54.mt＝-((mu(2)*c(2)/(2*c(3)))-mu(1))；
55.步骤五、截取温升位置左右各mn米温度数据(mtn，t0n)并计算阈值：
56.th3＝max(t0n)/2 mean(t)/2
57.其中，th3表示阈值，max表示求取最大值，mean表示求取平均值；
58.步骤六、求取t0n》th3的长度db，依据db大小对温度进行补偿：
59.tn＝t0n*k(db)
60.得到最终光纤的测量温度。
61.在本发明实施例中，所述步骤二中，对差分数据进行判断所采用的公式为：
62.d(j)/abs(d(j))》d(j 1)/abs(d(j 1))
63.d(j)-d(j 1)》slopeth
64.t0(j)》ampth，
65.其中，slopeth表示斜率阈值，ampth表示温度阈值，d表示差分数据，abs表示求取绝对值；
66.且截取部分温度数据为：
67.m(j 3-n,j n 2),t0(j 3-n,j n 2)。
68.实施例三
69.一种提高分布式光纤空间分辨率方法，采用常规dts的参数具体如下：系统采样率250m/s，空间分辨率2.5m；在此基础上利用本发明方法，提升系统空间分辨率，使系统达到0.5m的分辨率；具体包括：
70.首先采集测试光纤的温度数据(m，t0)，然后对光纤温度数据进行差分，得到差分数据d，然后对差分数据进行判断，如果满足：
71.d(j)/abs(d(j))》d(j 1)/abs(d(j 1))
72.d(j)-d(j 1)》slopeth
73.t0(j)》ampth
74.其中，slopeth＝0.00125表示斜率阈值，ampth表示温度阈值取值设定为mean(t0) 4；
75.则截取部分温度数据(m(j 3-n,j n 2),t0(j 3-n,j n 2))；
76.对这部分温度数据利用最小二乘法进行二次拟合，获得拟合系数(c,mu)；
77.其中，c表示系数，mu表示拟合方差；
78.然后根据拟合系数计算温升位置
79.mt＝-((mu(2)*c(2)/(2*c(3)))-mu(1))；
80.然后截取温升位置左右各mn米温度数据(mtn，t0n)；
81.其中，mn＝1.5m；并计算阈值
82.th3＝max(t0n)/2 mean(t)/2
83.然后求取t0n》th3的长度db，依据db大小对对温度进行修正tn＝t0n*k(db)，得到最终光纤的测量温度，利用以上方法对系统进行修正，达到了比较好的效果。
84.工作原理：首先采集测试光纤的温度数据，然后对光纤温度数据进行差分，得到差分数据，然后对差分数据进行判断，截取部分温度数据，对这部分温度数据利用最小二乘法进行二次拟合，然后根据拟合系数计算温升位置；然后截取温升位置的温度数据，并对温度进行修正，得到最终光纤的测量温度。
85.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
86.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。