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申请/专利权人：湖北工业大学

摘要：本发明提供了一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统。该分布式光纤声传感系统，包括：激光器、第一耦合器、相位调制器、任意波形发生器、声光调制器，掺饵光纤放大器、带通滤波器、第二耦合器、环形器、传感光纤、偏振分集接收器、模数转换模块、FPGA处理器；该系统在FPGA处理器中执行消除衰落算法和解调相位信号，步骤包括：FIR滤波、希尔伯特变换、复共轭乘法、反正切、解卷绕和相位差分。通过相位调制产生等强度边带，并在FPGA中使用复共轭乘法来合并三路信号，实现实时消除干涉衰落。偏振分集接收器用于消除偏振衰落。与现有方案相比，该系统结构简单，只需额外一个相位调制器，并且能够调控三路信号的功率；且FPGA处理器提高了系统的实时性。

主权项：1.一种实时抑制分布式光纤声传感衰落系统，其特征在于，包括：激光器、第一耦合器、相位调制器、任意波形发生器、声光调制器，掺饵光纤放大器、带通滤波器、第二耦合器、环形器、传感光纤、偏振分集接收器、模数转换模块、FPGA处理器；所述激光器与所述第一耦合器连接；所述第一耦合器分别与所述的相位调制器、第二耦合器连接；所述相位调制器与所述声光调制器连接；所述任意波形发生器与所述声光调制器连接；所述的声光调制器、掺饵光纤放大器、带通滤波器、环形器、传感光纤依次连接；所述的环形器与所述第二耦合器连接；所述的第二耦合器、偏振分集接收器、模数转换模块、FPGA处理器依次连接；所述传感光纤部署于周边安防、油气管道、交通隧道、建筑物结构健康领域，为安全监测领域提供支持；所述FPGA处理器，将偏振态正交的第一路数字信号、偏振态正交的第二路数字信号，通过振动信号的相位提取，得到振动信号的相位；所述激光器产生连续光信号经过所述第一耦合器分为上一支路光信号、下一支路光信号，将上一支路光信号传输至所述相位调制器，将下一支路光信号传输至所述第二耦合器；所述上一支路光信号占比为α，所述下一支路光信号占比为1-α；所述相位调制器对上一支路光信号进行调制得到调制信号，将调制信号输出至所述声光调制器；所述相位调制器对上一支路光信号进行调制，具体如下：将上一支路光信号相位的一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的功率拉高，同上一支路光信号相位的主瓣功率一致，即得到调制信号；所述声光调制器通过所述任意波形发生器控制，将调制信号调制转换为脉冲信号，将脉冲信号输出至所述掺饵光纤放大器放大；所述的相位调制器的调制频率为脉冲信号的主瓣宽度，调制深度为β；所述掺饵光纤放大器放大，将脉冲信号进行功率放大得到放大后脉冲信号，将放大后脉冲信号输出至所述带通滤波器；所述带通滤波器，将放大后脉冲信号进行去噪处理得到去噪后脉冲信号，将去噪后脉冲信号输出至所述环形器；所述环形器，将去噪后脉冲信号输出至所述传感光纤；所述传感光纤，将去噪后脉冲信号进行光纤传播并返回瑞利散射信号，将返回的瑞利散射信号输出至所述环形器；所述环形器，将返回的瑞利散射信号输出至所述第二耦合器；所述第二耦合器，将下一支路光信号、返回的瑞利散射信号进行相干得到拍频信号，将拍频信号输出至所述偏振分集接收器；所述偏振分集接收器，将拍频信号分解为偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号，将偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号输出至所述模数转换模块，且所述的偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号之间偏振态正交；所述模数转换模块，分别将偏振态正交的第一路信号、偏振态正交的第二路信号进行模数转换，得到偏振态正交的第一路数字信号、偏振态正交的第二路数字信号，将偏振态正交的第一路数字信号、偏振态正交的第二路数字信号输出至所述FPGA处理器；所述振动信号的相位提取，包括：FIR滤波处理、希尔伯特变换处理、复共轭乘法及合并处理、反正切处理、解卷绕处理、相位差分处理；所述FIR滤波处理，将偏振态正交的第一路数字信号、第二路数字信号依次进行FIR滤波，分别得到第一路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣，以及第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣；所述希尔伯特变换处理，将第一路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣，以及第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣分别进行希尔伯特变换，得到第一路数字信号的主瓣的正交分量、一阶正旁瓣、的正交分量一阶负旁瓣的正交分量，以及第二路数字信号的主瓣的正交分量、一阶正旁瓣、的正交分量一阶负旁瓣的正交分量；将第一路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣，以及第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣、一阶负旁瓣作为对于的同向分量；所述的复共轭乘法及合并处理，包括保存复共轭参考帧、在乘法器中相乘、在加法器相加；所述的保存复共轭参考帧，根据配置的复共轭周期，将复共轭周期第一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交分量取反；再将复共轭周期第一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交分量取反后结果，和复共轭周期第一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的同向分量保存至buffer缓冲器中，取出得到复共轭参考帧；所述的乘法器，将取出的复共轭参考帧和复共轭周期每一帧的两路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交分量及同向分量相乘，得到第一路数字信号和第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交矢量分量，以及第一路数字信号和第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的同向矢量分量；所述的加法器，将第一路数字信号和第二路数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的正交矢量分量相加，得到相位正交分量；将第一数字信号和第二数字信号的主瓣、一阶正旁瓣和一阶负旁瓣的同向矢量分量相加，得到相位同向分量。

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