基于TTDF和CNS算法的多路BOTDR散射谱信息高精度分析研究

摘要：

传统的BOTDR光纤传感系统采用单路传感光纤实现对信息特征的测量，交叉敏感等不可控因素会使散射谱拟合精度较低，信息分析偏差较大。设计了一种同时对多路传感信息进行检测的BOTDR系统。针对基于布里渊光时域反射（BOTDR）的多路传感散射谱高精度特征提取的要求，提出了一种三次数据融合（TTDF）与布谷鸟牛顿搜索（CNS）相结合的散射谱信息分析方法。该方法利用 TTDF对信息数据的融合能力，根据狄克逊准则和格拉布斯准则，剔除了异常值的影响，减小了传感信号的误差；采用布谷鸟牛顿搜索算法进行频谱拟合，不仅通过布谷鸟的智能搜索能力得到全局最优解，而且以该最优解作为牛顿算法的初值进行局部寻优，保证了频谱拟合的精度，提高了布里渊散射谱信息分析的准确度。在温度信息散射谱线性权重比为1∶9的情况下，分析了不同线宽散射谱信息的提取。采用该方法进行多路数据融合的方差约为0.0030，散射谱的中心频率约为11.213 GHz ，温度误差小于0.15 K。理论分析和仿真结果表明，将此方法用于基于布里渊光时域反射的多路分布式光纤传感系统，可有效提高多路传感信号的准确度和布里渊散射谱信息分析的精确度。

关键词：分布式光纤传感、布里渊散射谱、三次数据融合、布谷鸟牛顿智能算法

分类号：TN247(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金项目61205068;中国博士后科学基金项目2013M541200;河北省自然科学基金项目F2014203125， F2012203148;燕山大学“新锐工程”人才支持计划项目资助

在线出版日期：2015-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1802-1807