太原理工大学李健获国家专利权
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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利基于混沌多脉冲编码的分布式光纤拉曼温度传感装置和方法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:CN116399473B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03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:202310458643.X,技术领域涉及:G01K11/324;该发明授权基于混沌多脉冲编码的分布式光纤拉曼温度传感装置和方法是由李健;范卜文;曹康怡;程姿嘉;张帆;王芳;张明江设计研发完成,并于2023-04-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于混沌多脉冲编码的分布式光纤拉曼温度传感装置和方法在说明书摘要公布了:本发明涉及分布式光纤传感领域,公开了一种基于混沌多脉冲编码的分布式光纤拉曼传感装置和方法。装置包括混沌光源,脉冲光调制器根据编码脉冲序列将所述混沌光源发出的连续混沌激光分别调制成多个不同的多脉冲序列光信号,多脉冲序列光信号经光放大器放大后被分光器分成两束,其中一束作为参考光被第一光电探测器探测,另一束作为探测光经波分复用器后进入传感光纤,产生的混沌拉曼后向反斯托克斯散射信号经波分复用器后被第二光电探测器探测;计算机用于根据多个不同的多脉冲序列光信号下,第一光电探测器和第二光电探测器的输出信号定位和解调光纤沿线的温度突变点信息。本发明可以提高系统的信噪比、温度精度和传感距离。
本发明授权基于混沌多脉冲编码的分布式光纤拉曼温度传感装置和方法在权利要求书中公布了:1.一种基于混沌多脉冲编码的分布式光纤拉曼传感装置,其特征在于,包括:混沌光源18,脉冲光调制器8,光放大器9,分光器10,第一光电探测器11,波分复用器12,传感光纤13,第二光电探测器14,数据采集卡15,计算机16; 所述脉冲光调制器8用于根据编码脉冲序列将所述混沌光源18发出的连续混沌激光分别调制成多个不同的多脉冲序列光信号,多脉冲序列光信号经光放大器9放大后被分光器10分成两束,其中一束作为参考光被第一光电探测器11探测,另一束作为探测光经波分复用器12的a,b端口后进入传感光纤13,在传感光纤13中产生的混沌拉曼后向反斯托克斯散射信号经波分复用器12的b,c端口后被第二光电探测器14探测;第一光电探测器11和第二光电探测器14的输出信号经数据采集卡15采集后发送至计算机16;所述编码脉冲序列为二进制码元数组,序列总长度为2n,每个编码脉冲序列中包含的脉冲数量为m; 所述计算机16用于根据脉冲光调制器8输出的个不同的多脉冲序列光信号条件下,第一光电探测器11和第二光电探测器14的输出信号进行计算,进而定位和解调光纤沿线的温度突变点信息; 所述计算机16定位和解调光纤沿线的温度突变点信息的具体方法为: S101、对混沌拉曼后向反斯托克斯散射信号进行时域差分信号重构,得到短尺度下的混沌重构拉曼后向反斯托克斯散射信号; S102、将混沌脉冲序列参考信号和重构混沌拉曼后向反斯托克斯散射信号进行短尺度时域相关压缩运算,得到短尺度时域相关压缩系数; S103、然后将所有不同多脉冲编码序列信号下的短尺度时域相关压缩系数进行求和运算,得到求和后的短尺度时域相关压缩系数; S104、根据求和后的短尺度时域相关压缩系数的正峰值和负峰值分别对应的延时采样点个数a0和a1,以及求和后的短尺度时域相关压缩系数的正峰值,计算温度突变位置L1,温度突变区域长度ΔL以及温变处的温度信息T;计算公式为: ; ; ; 其中,c表示光速,n0表示光纤中的折射率,fs表示采样率,h为普朗克常数,Δν为拉曼频移,k为波尔兹曼常数,T0表示非温变区传感光纤温度,ΔφL1表示温变位置L1处附加损耗信息,φL1为传感光纤L1处的衰减信息,Cpeak表示求和后的短尺度时域相关压缩系数的正峰值,P表示单组脉冲序列总功率,Ka表示与拉曼后向反斯托克斯散射截面有关的系数,λa是拉曼后向反斯托克斯散射信号的波长,A表示温度突变区域长度对正相关峰值的影响函数。
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