浙江大学徐正国获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种高空间分辨率的OTDR光纤测温系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115219059B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210790961.1,技术领域涉及:G01K11/32;该发明授权一种高空间分辨率的OTDR光纤测温系统是由徐正国;凌佳木;叶炜;周柯江设计研发完成,并于2022-07-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高空间分辨率的OTDR光纤测温系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种高空间分辨率的OTDR光纤测温系统,包括上位机、数据传输线、脉冲光源、波分复用器件、光电探测器、高速采集卡、传感测温光纤;其特征在于:所述高速采集卡外部时钟输入端连接射频信号源输出端,射频信号源发出周期脉冲信号与设定为外触发方式的所述脉冲光源的触发脉冲同步;所述射频信号源可编程,由所述上位机控制射频信号源输出信号的频率;本发明在原有的分布式测温系统硬件结构上,添加了射频信号源,通过调节采集卡采样频率,获取多次采样结果,缩短采样点之间的间隔,重构高空间分辨率温度曲线,实现空间分辨率的提高。
本发明授权一种高空间分辨率的OTDR光纤测温系统在权利要求书中公布了:1.一种高空间分辨率的OTDR光纤测温系统,包括上位机、数据传输线、脉冲光源、波分复用器件、光电探测器、高速采集卡、传感测温光纤;其特征在于:所述高速采集卡外部时钟输入端连接射频信号源输出端,射频信号源发出周期脉冲信号与设定为外触发方式的所述脉冲光源的触发脉冲同步;所述射频信号源可编程,由所述上位机控制射频信号源输出信号的频率;所述高速采集卡通过射频信号源提供可变的外部时钟信号实现对光纤拉曼背向散射光信号进行变频采样,由此获得不同采样频率下的光纤拉曼背向散射光信号; 所述上位机管理所述高速采集卡与所述射频信号源之间的时序配合,系统工作时:首先,上位机发送一组控制信号,控制射频信号源输出脉冲信号的频率,此时完成一次频率设定;在当前频率下,所述高速采集卡完成数据采集并上传给上位机后,上位机保存该组采集的数据; 然后,上位机发送下一组控制信号,控制射频信号源调整频率输出,由此改变高速采集卡的采样频率,进行下一组数据采集及数据保存;通过多次频率设定,上位机完成了多组不同采样频率下所采集的光信号数据; 利用光时域反射原理,将采集信号的时间信息转换为空间上的位置信息,同时采集卡的采样间隔也从固定的时间间隔转换为空间上基于不同采样频率的固定间隔分布的排列情况,不同采样频率下采样间隔变化导致采样点密集分布;利用重构算法,将分布式测温系统的空间分辨率按照适当的期望值进行设计,寻找到与理想采样点空间距离最近的采样点,并计算获得该点的温度值; 所述变频采样可以获得多个不同的采样频率下的光纤拉曼背向散射光信号数据组,在光时域反射原理的基础上,不同的采样间隔转换为不同的空间间隔;由于传感测温光纤被固定在所需测温的物体上,即采样信号初始位置固定,可按照位置关系重新排列采样点序列; 当所设定的采样频率变化不大的情况下,采样点序列在特定区间内呈现密集分布的现象;根据采样点的分布情况,选择特定位置的采样点集组成理想采样点集,可避免采集卡采样频率对空间分辨率的限制; 采样点的选取方式有多种:1选取不同频率下采样点的实际位置来确立理想采样点集;2按照固定间隔的期望空间分辨率选取理想采样点集;3根据分布式测温系统测温光纤实际测量的位置选择相应的采样点; 所述重构算法用于确立特定位置采样点集按照固定间隔的期望空间分辨率分布及期望空间分辨率下理想采样点分布情况,其方法如下: 1设传感测温光纤上采样点的位置集为{xi|i=1,2,…,k},其中xi为从0开始,间隔为Δx的等差数列,表示理想采样点与初始点的距离,即此时期望空间分辨率为Δx;首先计算单一采样频率下,每个理想采样点与和它最接近的实际采样点间的偏差,设各个频率下实际采样点集组成数据集A: 其中am,n为频率m下,第n个采样点距离初始点的位置,有各个频率下的采样点索引矩阵: 对任意n∈[1,N],都满足其中i∈[1,k],m∈{390,391,…,400} 2在不同采样频率下,找到最接近各理想采样点的实际采样点,得到最终的索引矩阵: 对任意m∈{390,391,392,…,400},都满足 上式索引矩阵F中,第一行F1,i表示重构数据曲线第i个点选择的采样频率,第二行F2,i表示频率F1,i下第F2,i个采样点,由此可重构出一组高空间分辨的采样信号。
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