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BOTDR中散射谱中心频率的ESPRIT估计算法研究

Research on ESPRIT estimation algorithm for the central frequency of gain spectrum in Brillouin optical time-domain reflectrometry

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摘要

在光纤布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统中,对光纤中各处的布里渊散射谱中心频率的估计是测量的关键,也是最为费时的环节,导致BOTDR 系统难以做到快速响应。本文研究了ESPRIT 算法用来估计BOTDR 系统中的布里渊散射谱中心频率,并与基于快速傅里叶变换(FFT)的频率估计算法进行了比较分析。结果表明,ESPRIT 算法具有与补零FFT 算法配合上洛伦兹频谱拟合所得结果相近的性能。由于ESPRIT 算法对数据长度的要求较低,能够在短数据长度上获得较好的频率估计性能,因此能够在保证较高空间分辨率和测量性能的情况下,提高测量速度。

Abstract

In fiber-optic Brillouin optical time-domain reflectometer (BOTDR) system, the estimation of the center frequency of Brillouin scattering spectrum in fiber is the key and the most time-consuming part of the measurement, which makes BOTDR system difficult to achieve fast response. In this paper, estimation of signal parameters via rotational invariance technique (ESPRIT) algorithm is proposed to estimate the center frequency of Brillouin scattering spectrum in BOTDR system. Due to fairly low requirement on data length, ESPRIT algorithm can obtain good frequency estimation over short data length, and makes it possible to increase measurement speed at high spatial resolution and measurement performance.

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补充资料

中图分类号:TN253

DOI:10.12086/oee.2018.180007

所属栏目:科研论文

基金项目:国家自然科学基金资助项目(11474133);广州市科技计划项目资助课题(201707010338)

收稿日期:2018-01-06

修改稿日期:2018-02-05

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

刘张云:暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
周黎明:暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
刘伟民:暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
程凌浩:暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
梁 浩:暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
关柏鸥:暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632

联系人作者:刘张云(1061595417@qq.com)

备注:刘张云(1992-),男,硕士,主要从事分布式光纤传感的研究

【1】Bao X Y, Chen L. Recent progress in Brillouin scattering based fiber sensors[J]. Sensors, 2011, 11(4): 4152–4187.

【2】Hotate K. Fiber distributed Brillouin sensing with optical correlation domain techniques[J]. Optical Fiber Technology, 2013, 19(6): 700–719.

【3】Thévenaz L. Brillouin distributed time-domain sensing in optical fibers: state of the art and perspectives[J]. Frontiers of Optoelectronics in China, 2010, 3(1): 13–21.

【4】Maughan S M, Kee H H, Newson T P. Simultaneous distributed Fibre temperature and strain sensor using microwave coherent detection of spontaneous Brillouin backscatter[J]. Measurement Science and Technology, 2001, 12(7): 834–842.

【5】Naruse H, Tateda M. Trade-off between the spatial and the frequency resolutions in measuring the power spectrum of the Brillouin backscattered light in an optical fiber[J]. Applied Optics, 1999, 38(31): 6516–6521.

【6】Zheng E R, Yang R X, Gao S. Study on problems about detecting harmonic based on FFT in power system[J]. Relay, 2006, 34(18): 52–57.
郑恩让, 杨润贤, 高森. 关于电力系统FFT 谐波检测存在问题的 研究[J]. 继电器, 2006, 34(18): 52–57.

【7】Zhang J J, Yang H G. TLS—ESPRIT for interharmonic estimation[ J]. Proceedings of the Chinese Society of Universities, 2010, 22(2): 70–75. 张君俊, 杨洪耕. 间谐波参数估计的TLS—ESPRIT 算法[J]. 电力 系统及其自动化学报, 2010, 22(2): 70–75.

【8】Zhang X D. Modern Signal Processing[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002: 138–151.
张贤达. 现代信号处理[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002: 138–151.

【9】Paulraj A, Roy R, Kailath T. Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques-esprit[C]//Proceedings of 19th Asilomar Conference on Circuits, Systems and Computers, 2002: 83–89.

【10】Roy R, Kailath T. ESPRIT-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques[J]. IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1989, 37(7): 984–995.

引用该论文

Liu Zhangyun,Zhou Liming,Liu Weimin,Cheng Linghao,Liang Hao,Guan Baiou. Research on ESPRIT estimation algorithm for the central frequency of gain spectrum in Brillouin optical time-domain reflectrometry[J]. Opto-Electronic Engineering, 2018, 45(6): 180007

刘张云,周黎明,刘伟民,程凌浩,梁 浩,关柏鸥. BOTDR中散射谱中心频率的ESPRIT估计算法研究[J]. 光电工程, 2018, 45(6): 180007

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