引用本文:
董小卫,田志华,李佳琦,等. 基于时分复用光纤检波器阵列的延时参数测量方法[J]. 光通信技术,2025,49(4):97-100.
董小卫1,田志华1,李佳琦1,刘 飞2,马俊修1,李一强1,汪 志1
(1.中国石油新疆油田分公司 采油工艺研究院,新疆 克拉玛依 834000;2.北京科技大学 计算机与通信工程学院,北京 100083)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为提高时分复用光纤检波器阵列中延时参数的测量精度与效率,提出一种基于时分复用光纤检波器阵列的延时参数测量方法。该方法通过构建数据矩阵提取方差向量,利用脉冲模板函数进行相关运算,识别干涉脉冲的位置,从而计算延时参数。实验采用8时分复用阵列,在不同信噪比(SNR)条件下验证了方法的可靠性。实验结果表明:当SNR高于12 dB时,测量正确率达100%;SNR降至7 dB时,成功率仍超过98%;即使在-3 dB的极低信噪比下,仍能保持65%以上的正确率。
关键词:时分复用;光纤检波器;延时参数;方差向量;脉冲模板函数
中图分类号:TN247 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2025)04-0097-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.04.018
研究背景与动机:
微地震监测:已成为地球物理普查和能源工业开采的有效手段。
光纤检波器优势:高灵敏度、宽频带、抗电磁干扰和易于复用,能够实现地震信号的高保真采集。
时分复用方案:在系统性价比、检波器性能和阵列增益之间实现了良好平衡,通过脉冲光的时间差重构干涉信号。
监测系统结构设计:
系统整体结构:光源发出的连续光在脉冲发生器控制下调制为脉冲光,经过耦合器、声光调制器、延时光纤等组件,形成具有特定时间差的脉冲对,注入检波器阵列。
检波器阵列光路结构:采用In-line Michelson结构,包含分光比各异的耦合器、法拉第旋镜反射单元和延时光纤,确保各检波器中参考臂与传感臂的光程差严格保持为ΔL。
延时参数测量方法:
传统方法问题:人工测定方式效率低、操作流程繁琐,且易受噪声干扰。
提出方法:基于信号方差特征的延时参数自动提取方法,通过方差分析和脉冲模板匹配实现检波器位置的精确识别。
具体实施流程:基准脉冲定位、数据矩阵构建、方差特征提取、脉冲模板匹配、相关运算处理、特征峰值检测和延时参数计算。
实验结果与分析:
实验设置:采用8时分复用阵列,逐步增大高斯白噪声的功率,降低原始信号的信噪比。
实验结果:当信噪比高于12 dB时,测量正确率达100%;信噪比降至7 dB时,成功率仍高于98%;即使信噪比低至-3 dB,仍有65%的成功率。
方法优势与鲁棒性:
鲁棒性强:在不同信噪比条件下均表现出较高的测量正确率,尤其在极低信噪比条件下仍能维持一定的正确率。
高效精确:通过自动提取延时参数,提高了测量效率和精度,减少了人工操作的繁琐和误差。
应用前景与意义:
应用前景:该方法可广泛应用于地球物理普查、能源工业开采等领域的微地震监测。
研究意义:提高了微地震监测中时间延迟参数的测量精度和效率,为相关领域的科学研究和技术应用提供了有力支持。
文件通过详细的理论分析和实验验证,展示了所提延时参数测量方法的有效性和鲁棒性,为微地震监测领域提供了一种新的高效精确的测量手段。