BOTDR布里渊谱拟合方法改进研究

曹孟辉，陈点，夏辉

（武汉钧恒科技有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

由于光纤对于外界环境如应力/温度的变化十分敏感，光纤中入射光的相位、频率、幅度等物理量会随着环境的变化发生相应改变[1]。可以理解为光纤传感系统能够将环境信息调制到入射光中再经过光纤传输，因此在接收端进行解调即可获得环境信息[2]。分布式光纤传感技术相较传统电传感器有以下优点：抗电磁干扰能力强；能同时发挥传感器和信道的双重作用；可以获得沿光纤分布的待测量的连续一维分布；具有较高的空间分辨率和测量精度[3]。其中，布里渊分布式传感技术基于光纤中后向布里渊散射信号实现，可同时感知温度与应变信息。布里渊光时域反射仪（BOTDR）结合光时域反射技术和光纤自发布里渊散射。由于布里渊光信号受到光纤色散和衰减的影响较小，因此在长距离分布式传感领域应用前景广阔。近年来，基于BOTDR的传感技术取得巨大发展。在空间分辨率与动态范围方面，2008年华北电力大学的李永倩等人在BOTDR中引入了格雷互补序列，使系统的空间分辨率提高到1m，也一定程度上提高了其他性能指标[4]；2011年南京大学梁浩等人将哈达玛编码应用于BOTDR系统，在31km的光纤上获得了50m的空间分辨率，最大动态范围达53.5km[5]。

在布里渊谱信号处理方面，2009年，梁浩等人对于布里渊散射谱线多峰情况采取分区间最小二乘非线性拟合[6]；2012年余伟等人证明，利用布里渊增益谱提取布里渊频移时，使用L-M算法比小加权平方算法的收敛速度快，收敛性也更好，并且最终提取精度更高[7]。……