利用寻极大值法实现布里渊光时域反射技术频移快速定位及空间分辨率增强

提出一种基于布里渊光时域反射(BOTDR)系统的寻极大值法,在快速傅里叶变换(FFT)和短时傅里叶变换(STFT)的基础上,实现了频移的快速定位及系统空间分辨率的增强。对时域信号进行FFT处理,利用寻极大值法判断是否存在温变或应变信息,再通过逐级选取对应长度的时域信号来确定温变或应变频移发生的位置范围;对时域信号进行STFT处理,构建三维布里渊增益谱,通过寻极大值法构建布里渊频移分布来检测短距离温变或应变,从而提高系统空间分辨率。在实验中,利用基于等分FFT的寻极大值法,对2 km待测光纤中130 m段加热光纤的位置范围进行快速定位,系统运算时间缩短到原来的1/8。同时在设置探测光脉冲宽度为100 ns的条件下,利用基于STFT的寻极大值法,在2 km待测光纤上检测到0.6 m光纤长度的温度变化,实现了亚米级别的空间分辨率。与传统BOTDR系统相比,基于寻极大值法的STFT-BOTDR系统提高了实际应用中的检测速度与空间分辨率,工程实用性得以提高。