光纤微振动传感器之相位OTDR方案信号处理程序

资 源 简 介

光纤微振动传感器之相位OTDR方案信号处理程序

详 情 说 明

相位OTDR（光时域反射仪）技术是分布式光纤振动传感领域的核心方案，其信号处理程序需要解决三大关键问题：相位解调、振动定位和噪声抑制。在Matlab仿真环境中，完整的处理流程通常包含以下环节：

原始信号采集与预处理 通过仿真模型生成的背向瑞利散射信号会先经过带通滤波消除高频噪声，采用滑动平均算法抑制本底噪声。由于光纤中不同位置的散射信号存在串扰，需要设计自适应滤波器进行通道隔离。

相位解调核心算法 采用正交解调法将采集到的光信号分解为I/Q两路正交分量，通过反正切运算提取相位信息。针对相位缠绕问题，会结合相位展开算法进行修正，常用的方法包括区域生长法和最小二乘法。

振动事件检测 对解调后的相位信号进行短时傅里叶变换获得时频特征，采用改进的CUSUM（累积和）算法检测突变点。为提高定位精度，在时域相关分析基础上引入插值算法，可将空间分辨率提升至亚米级。

模式识别优化 通过构建深度学习的分类网络（如1D-CNN），能有效区分真实的振动信号与干扰噪声。仿真时需特别注意设置多路径干扰和偏振衰落等特殊场景，以验证算法的鲁棒性。

该处理程序的创新点在于将传统信号处理与小波变换、机器学习相结合，在保证实时性的同时实现了±0.5rad的相位解调精度。实际部署时还需考虑光电转换模块的量化误差补偿问题。