基于增强型φ-OTDR的光纤麦克风阵列实现方法  

Implementation Method of Fiber Optic Microphone Array Based on Enhancedφ⁃OTDR

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作  者:韩钰铖 佟帅 罗承镇 赵世松 张道 李洪任 李云飞 熊菲 张益昕[2,3] HAN Yucheng;TONG Shuai;LUO Chengzhen;ZHAO Shisong;ZHANG Dao;LI Hongren;LI Yunfei;XIONG Fei;ZHANG Yixin(Nanjing Faiber Technology Co.,Ltd.,Nanjing 211135,CHN;Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Regulation Technology,Ministry of Education,Nanjing University,Nanjing 210093,CHN;College of Engineering and Applied Sciences,Nanjing University,Nanjing 210023,CHN;Inner Mongolia Ding Tang Power Design Co.,Ltd.,Hohhot,Inner Mongolia 010010,CHN)

机构地区:[1]南京法艾博光电科技有限公司,南京211135 [2]南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室,南京210093 [3]南京大学现代工程与应用科学学院,南京210023 [4]内蒙古鼎唐电力设计有限公司,内蒙古自治区呼和浩特010010

出  处:《光电子技术》2024年第4期275-281,288,共8页Optoelectronic Technology

基  金:国家自然科学基金项目(U2001601,62175100);装备预先研究项目(30601010104);中央高校基本科研业务费专项资金(2024300447,0213-14380211,0213-14380265)。

摘  要:针对相位敏感型光时域反射计(φ-OTDR)系统易受到干涉信号失真、相干衰落噪声和传感光纤灵敏度的限制,在声学信号的高保真重建中面临挑战的问题,提出了一种基于增强型φ-OTDR的高保真分布式光纤麦克风(DOFM)阵列的实现方法。通过锁相的结构设计与优化IQ解调,提升系统信噪比(SNR)的同时降低了运算复杂度,结合一种多点声音信号增强(MASE)算法,在80~3 400 Hz频率范围内,系统SNR相对于单个等效传感节点(ESU)提高了12.5 dB,相位解调的失真抑制率(DSR)达到95%。测试结果显示,该方法能够为实现高性能光纤麦克风阵列提供一种可靠的技术途径。A high-fidelity distributedoptical fiber microphone(DOFM)array implementation method was proposed based on enhanced phase optical time-domain reflectometry(φ-OTDR).By op-timizing the phase-locked structure design and IQ demodulation,the system's signal-to-noise ratio(SNR)was improved while reducing computational complexity.Coupled with a multi-point acoustic signal enhancement(MASE)algorithm,the system's SNR in the 80~3400 Hz frequency range in-creased by 12.5 dB compared to a single equivalent sensing unit(ESU),and the phase demodulation distortion suppression rate(DSR)reached 95%.Test results demonstrated that this method could provide a reliable technical approach for achieving high-performance fiber optic microphone arrays.

关 键 词:相位光时域反射计 多点声信号增强算法 分布式光纤麦克风 

分 类 号:TN29[电子电信—物理电子学]

 

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