因此對(duì)于長(zhǎng)度為L(zhǎng)的S-codes，可以推導(dǎo)出它的碼型增益為
[0026] 從而，可以使系統(tǒng)的信噪比相應(yīng)的提升為原來(lái)的" +^/2#倍。
[0027] 對(duì)于S-codes編碼，當(dāng)S矩陣的階數(shù)增加時(shí)，解碼時(shí)間變長(zhǎng)，使系統(tǒng)的測(cè)量時(shí)間增 加，本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)腟矩陣的階數(shù)，在數(shù)據(jù)處理端解碼采集到的數(shù)據(jù)之后再利用小波變 換技術(shù)進(jìn)行去噪處理，可以大大節(jié)省一次測(cè)量的時(shí)間。
[0028] 小波閾值收縮法去噪分以下三步：
[0029] 1)計(jì)算含噪信號(hào)的正交小波變換。對(duì)于長(zhǎng)度為N的含噪信號(hào)X，，不妨設(shè)N= 2\利用正交小波變換的快速算法獲得低分辨率L(0彡L<J)下的尺度系數(shù){vuk，k= 1，. . .，2;}，及各分辨率下的小波系數(shù){w# j = L，L+l，. . .，J-l，k=1，. . .，2j}，其中尺度系 數(shù)和小波系數(shù)共N。在處理邊界時(shí)，常采用周期延拓方法。
[0030] 2)對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行非線性閾值處理。為保持信號(hào)的整體形狀不變，保留所有的低 頻系數(shù)'k，k= 1，...，2匕
，對(duì)每個(gè)小波系數(shù)，采用硬閾值方法進(jìn)行處 理：
[0032]S卩，把含噪信號(hào)的小波系數(shù)的絕對(duì)值與所選定的閾值λ進(jìn)行比較，小于等于閾值 的點(diǎn)變?yōu)榱悖笥陂撝档狞c(diǎn)保持不變。
[0033]3)進(jìn)行逆小波變換。由所有低頻尺度系數(shù)，以及經(jīng)由閾值處理后的小波系數(shù)做逆 小波變換進(jìn)行重構(gòu)，得到恢復(fù)的原始信號(hào)的估計(jì)值。
[0034] 最后，由此獲得被測(cè)量場(chǎng)出現(xiàn)的突變峰來(lái)判斷損傷出現(xiàn)的位置。
[0035] 測(cè)量開(kāi)始時(shí)，激光器1的輸出頻率設(shè)置為fc= 193. 41ΤΗζ(對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為1550nm)， 計(jì)算機(jī)發(fā)出指令啟動(dòng)頻率綜合器14開(kāi)始掃頻，同時(shí)啟動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器15輸出脈沖寬度 為10~100ns，頻率為10kHz~100kHz按S矩陣編碼的脈沖信號(hào)，編碼的階數(shù)可以取3~ 255階，以3階編碼為例，首先輸入第一組序列的脈沖光信號(hào)其形式如圖3(a)所示，計(jì)算機(jī) 18記錄脈沖信號(hào)發(fā)生器15發(fā)出脈沖信號(hào)的時(shí)間，此時(shí)間為測(cè)量開(kāi)始時(shí)間，傳感光纖19的 受激布里淵頻移量&為9~11GHz，頻率綜合器14的中心頻率設(shè)為fB，掃頻范圍為100~ 300MHz，頻率步進(jìn)為0. 1~0. 3MHz，設(shè)定頻率綜合器14的初始頻率，該微波信號(hào)經(jīng)第三調(diào)制 器9之后再經(jīng)過(guò)第二光濾波器10濾波，保留下邊帶信號(hào)，然后被圖3 (a)所示的脈沖信號(hào)通 過(guò)第四調(diào)制器11調(diào)制后作為脈沖光依次進(jìn)入到傳感光纖19中，傳感光纖19另一端輸入能 使受激布里淵線寬窄化的三個(gè)栗浦信號(hào)，編碼的脈沖光信號(hào)依次沿著傳感光纖19傳播，第 一組序列的脈沖光信號(hào)在傳感光纖19中傳播時(shí)，在光電探測(cè)器16的接收端會(huì)接收到攜帶 受激布里淵散射信息的光信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡17送入到計(jì)算機(jī)18中，保持頻率綜合器14 的頻率值，依次輸入3階S矩陣編碼剩余的脈沖光信號(hào)見(jiàn)圖3 (b)和3 (c)，將探測(cè)到的這些 信號(hào)在計(jì)算機(jī)18中解碼得到沿光纖長(zhǎng)度上各點(diǎn)的光強(qiáng)，然后在計(jì)算機(jī)18中對(duì)解碼得到的 響應(yīng)進(jìn)行小波變換處理，便完成一次掃頻測(cè)量。接著按頻率綜合器14設(shè)置的頻率步進(jìn)值依 次按照上述編碼和小波變換處理的過(guò)程完成各個(gè)頻率點(diǎn)的掃頻測(cè)量，最后得到傳感光纖19 沿長(zhǎng)度方向上各點(diǎn)的光強(qiáng)隨頻率值的變化曲線，通過(guò)洛倫茲擬合可以得到布里淵增益達(dá)到 最大值時(shí)的頻率，最大頻率值就是光纖受激布里淵頻移量，由于應(yīng)變和頻移量呈線性關(guān)系， 進(jìn)而確定應(yīng)變的大小，同時(shí)，計(jì)算機(jī)18通過(guò)脈沖信號(hào)發(fā)生器15發(fā)出脈沖的時(shí)間和增益譜峰 值出現(xiàn)的時(shí)間差可以判斷應(yīng)變發(fā)生的位置，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變的定位。
[0036] 本發(fā)明通過(guò)采用三個(gè)栗浦信號(hào)實(shí)現(xiàn)光纖受激布里淵散射增益譜線寬窄化處理，提 高B0TDA應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的精度；采用脈沖編碼和小波變換技術(shù)相結(jié)合提高信噪比，進(jìn)而提 高測(cè)量精度、縮短測(cè)量時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1:高性能B0TDA應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)示意圖；
[0038] 圖2:受激布里淵散射譜窄化處理過(guò)程示意圖；
[0039] 圖3 :三階編碼的脈沖光信號(hào)；
[0040] 圖4 :單獨(dú)采用S編碼時(shí)不同編碼階次對(duì)應(yīng)的響應(yīng)曲線；
[0041] 圖5 :S編碼和小波變換相結(jié)合時(shí)不同編碼階次對(duì)應(yīng)的響應(yīng)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 實(shí)施例1:
[0043] 選用Santee公司的TSL-510可調(diào)激光器作載波光源，激光器1的波長(zhǎng)范圍為 1510nm~1630nm波長(zhǎng)，設(shè)定波長(zhǎng)為1550nm(對(duì)應(yīng)頻率為fc= 193. 41THz);第一調(diào)制器 3、第二調(diào)制器5、第三調(diào)制器9和第四調(diào)制器11均為Photline公司的MXAN-LN-40,帶寬 為32GHz ;第一光濾波器4和第二光濾波器10為Santee公司的可調(diào)諧光濾波器，型號(hào)為 0TF-950,波長(zhǎng)調(diào)諧范圍為1548nm到1552nm，線寬小于10GHz ;光放大器6為中興通訊有限 公司的摻鉺光纖放大器，波長(zhǎng)范圍為1530~1565nm，放大倍數(shù)大于35倍；第一微波信號(hào) 源20和第二微波信號(hào)源21為安捷倫公司的8257D ;頻率綜合器14為成都仁健微波技術(shù) 有限公司的RJUFS020180-1K，輸出頻率范圍為2-18GHZ ;脈沖信號(hào)發(fā)生器15為安捷倫公司 81131A，頻率范圍為1Ηz-400ΜΗζ ;光電探測(cè)器16為泰克公司的SD-48,帶寬為35GHz ;傳感 光纖19為長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司的光纖，受激布里淵增益線寬為ΓB=40MHz，布里淵頻移 量fB= 10GHz，長(zhǎng)度為500米，增益和損耗峰值系數(shù)為5 ;光隔離器8的隔離度大于40dB ;擾 偏器12為高光科技有限公司的P⑶-104 ;數(shù)據(jù)采集卡17為NI公司的PCI-5112數(shù)據(jù)采集 卡，采樣頻率為100MSPS。
[0044] 按圖1連接好相應(yīng)的儀器設(shè)備，開(kāi)啟儀器電源，激光器1的波長(zhǎng)設(shè)定為1550nm，第 一微波信號(hào)源20的輸出頻率為20GHz，第二微波信號(hào)源21的頻率設(shè)置為20MHz，光放大器6 的放大倍數(shù)設(shè)置為25倍，通過(guò)圖1的101支路和201支路的作用，可以使受激布里淵譜的 線寬變窄到4. 14MHz。
[0045] 測(cè)量開(kāi)始時(shí)，激光器1的輸出頻率設(shè)置為fe= 193. 41THz(對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為1550nm)， 計(jì)算機(jī)發(fā)出指令啟動(dòng)頻率綜合器14開(kāi)始掃頻，同時(shí)啟動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器15輸出脈沖寬度 為l〇ns，頻率為10kHz按S矩陣編碼的脈沖信號(hào)，編碼的階數(shù)分別設(shè)置為3、7、15、61、63、 127、255階，計(jì)算機(jī)18記錄脈沖信號(hào)發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)的時(shí)間，此時(shí)間為測(cè)量開(kāi)始時(shí)間， 光纖的受激布里淵頻移量為10GHz，設(shè)定頻率綜合器14的初始頻率為9. 9GHz，掃頻范圍為 200MHz，頻率步進(jìn)為0. 1MHz，這個(gè)9. 9GHz的微波信號(hào)經(jīng)第三調(diào)制器9之后再經(jīng)過(guò)第二光濾 波器10濾波，保留下邊帶信號(hào)f>9. 9GHz，然后被脈沖信號(hào)發(fā)生器15輸出的按S矩陣編碼的 脈沖信號(hào)通過(guò)第四調(diào)制器11調(diào)制后作為脈沖光依次進(jìn)入到傳感光纖19中，傳感光纖19另 一端輸入能使受激布里淵線寬窄化的三個(gè)栗浦信號(hào)，被S矩陣編碼的脈沖光信號(hào)依次沿著 傳感光纖19傳播，第一組序列的脈沖光信號(hào)在傳感光纖19中傳播時(shí)，在光電探測(cè)器16的 接收端會(huì)接收到攜帶受激布里淵散射信息的光信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡17送入到計(jì)算機(jī)18中， 保持頻率綜合器14的頻率值9. 9GHz，按S矩陣編碼的階數(shù)依次輸入剩余的脈沖光信號(hào)，將 探測(cè)到的這些信號(hào)在計(jì)算機(jī)18中解碼得到頻率為