DAS系统中微分交叉相乘与反正切解调算法研究

摘要

基于相干光时域反射计(coherent optical time-domain reflectometry, COTDR)的分布式声波传感(distributed acoustic sensing, DAS)系统，通过对光纤中后向瑞利散射光信号的相位信息进行解调，可以获取沿光纤长度方向的振动信息。相位解调算法是DAS系统进行相位提取的关键技术，不同的解调算法对解调结果有不同的影响。针对微分交叉相乘(differential cross-multiplying, DCM)和反正切(Arctan)两种同相正交(in-phase quadrature, IQ)解调算法对解调结果的影响进行了研究探讨，首先对DCM算法和Arctan算法进行了理论分析与数值仿真，随后通过搭建基于COTDR的DAS系统采集数据，分别使用两种算法进行处理并对比分析。实验结果表明，两种算法得到的解调信号峰值相差0.04 rad,且存在0.01 rad的相移。此外，基于两种算法不同的特性，对两种算法的使用场景提出了建议。

关键词

光纤传感器 / 分布式光纤传感 / 分布式声波传感 / 相干光时域反射计 / 相位解调 / 振动传感