具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

请参阅图1，本发明实施例的一种光纤复合架空地线微风振动半波长测量方法，包括以下步骤：

步骤1，基于待测OPGW光缆的传感光纤中的光栅阵列，获取每个光栅反射点的多个采样时间点的相位弧度。

示例性的，OPGW光缆中包括多根通信光纤，在选中的通信光纤上刻有光栅阵列，形成传感光纤。示例性的，光栅阵列中各个光栅反射点的间距相同，多个采样时间点的采样时间间隔相同。

步骤2，基于所述每个光栅反射点的多个采样时间点的相位弧度，获取每个光栅反射点的相邻采样时间点的相位弧度差。

示例性的，在获取每个光栅反射点的相邻采样时间点的相位弧度差后，还包括：将每个光栅反射点获取的相位弧度差分别进行放大，将放大的结果作为光栅反射点的相位弧度差。具体的，所述将每个光栅反射点获取的相位弧度差分别进行放大，将放大的结果作为光栅反射点的相位弧度差的步骤具体包括：将每个光栅反射点的连续预设数量个相位弧度差累加，将累加结果作为光栅反射点的相位弧度差。进一步具体的，所述将累加结果作为相应光栅反射点的相位弧度差之后，还包括：基于每个光栅反射点的累加结果分别进行取平均数处理，将取平均数处理结果作为光栅反射点最终的相位弧度差。

步骤3，基于所述每个光栅反射点的相邻采样时间点的相位弧度差，获取满足预设要求的两个相位弧度差极小值点。

示例性的，所述获取满足预设要求的两个相位弧度差极小值点的步骤具体包括：获取相邻且接近的两个相位弧度差极小值点；其中，所述相邻指的是两个相位弧度差极小值点之间不存在相位弧度差极小值点，所述接近指的是两个相位弧度差极小值点的差值满足预设阈值要求。

步骤4，获取所述两个相位弧度差极小值点对应的两个光栅反射点的距离，完成驻波半波长测量。

本发明实施例1技术方案的原理分析包括：本发明方法基于分布式光纤传感技术基础上，利用分布式光纤传感器密集的特点，在OPGW光缆沿线的光纤都可以感知光缆的振动相位，利用分布式光纤传感系统进行解调获取每个反射点的相位信息(优选的，再经过差分累加放大后)，然后得到象征反射点振动相位变化程度的量，将该值在反射点中进行横向比较，寻找两个相邻且接近的极小值点，可以认为两点所处位置在两个相邻的驻波波节附近，认为两点的距离即为驻波半波长。

本发明实施例1的方法中，采用了分布式光栅阵列的测量方法，获取满足预设要求的两个相位弧度差极小值点(解释性的，将两个相位弧度差极小值点分别看作驻波波形的波节和波谷)，实现了OPGW光缆微风振动中驻波半波长的测量，解决了OPGW光缆微风振动驻波参数测量不完善的问题。

实施例2

请参阅图2，本发明实施例的一种光纤复合架空地线微风振动半波长测量方法，包括以下步骤：

接收数据采集卡采集信号数据：利用分布式光纤高性能声波传感系统对每个反射点的相位弧度进行实时解调，第i个反射点，第k个采样时间点采集到的信号为：

式中：为低频噪声产生的信号，A为每个反射点的相位弧度，i为第i个反射点，k为第k个采样时间点。

通过采集一定时间的信号，可以得到空间和时间的二维矩阵：

式中：n代表反射点个数，e代表采样点个数。采集到的所有反射点所有时间的相位弧度Ai,k形成相位弧度的二维矩阵An,e

公式(2)的矩阵横向代表不同的反射点，纵向代表同一个反射点不同的采样时间点。即纵向代表反射点的相位弧度随时间变化的离散时域信号。

差分取绝对值：将同一个反射点相邻时刻采集到的信号做差分可得：

ΔA_i,k＝A_i,k-A_i,k+1＝φ_i(t_k)-φ_i(t_k+1)＝Δφ_i,k (3)

式中：ΔAik和Δφ_i,k为同一个点两个相邻时刻的相位弧度差。

所得为Δφ_i,k第i个反射点从k时刻到k+1时刻自身的相位弧度变化量，因为相位在波动中到达最大值后，下一时刻会减小，所以该变化量值可能会有负值。所以为了描述相位弧度变化程度的大小，对Δφ_i,k取绝对值|Δφ_i,k|。

连续100个值累加：为了避免采样间隔过小导致处在驻波不同位置的反射点的|Δφ_i,k|值对比不明显，将单个反射点连续的m个(此实施例具体选取100个)|Δφ_i,k|值进行累加得到：

即通过累加将反射点的相位弧度变化值放大，使得对比更加明显。对所有反射点做n个连续m个累加值，同样得到空间和时间的二维矩阵：

其中，[(e-1)/m]代表采样总个数为e的数据经过差分累加处理后新的剩余个数，[]符号代表对(e-1)/m的值取整，将不足m个即剩余m-1个差分绝对值舍去。该式纵向代表单个反射点连续m次差分绝对值的累加值，横向代表不同的反射点。

其中，m为100时：

该式纵向代表单个反射点连续100次差分绝对值的累加值，横向代表不同的反射点。

横向对比：采集的数据为稳定的频率和振幅信号，因此同一个反射点的每个Φ_i,k值都将稳定在一个范围内浮动，将单个反射点所有的Φ_i,k值取平均数，再进行横向比较。

光栅间距×光栅序列差(各个光栅间距相同的情况下)获得驻波半波长：寻找两个相邻且接近的极小值点，可以认为两点所处位置在两个相邻的驻波波节附近，两点距离即为驻波半波长。

微风振动对OPGW光缆的危害主要是引起缆的拉力变化，而拉力的变化可以通过振动驻波的状态进行描述，描述驻波的参量包括振动频率和半波长。现有的散射式分布光纤传感技术对OPGW光缆微风振动的测试主要采集缆的振动频率，尚没有描述驻波半波长的测量方法。本发明采用了分布式光栅阵列的测量方法，通过两个光栅产生的反射腔采集驻波的波节和波谷，实现驻波半波长的测量。本发明采用了分布式光栅阵列的测量方法，实现了OPGW光缆微风振动中驻波半波长的测量，解决了OPGW光缆微风振动驻波参数测量不完善的问题，是OPGW光缆疲劳断股分析的重要组成部分。

实施例3

下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未纰漏的细节，请参照本发明方法实施例。

请参阅图3，本发明实施例3的一种OPGW光缆的驻波半波长测量系统，包括：

相位弧度获取模块，用于基于待测OPGW光缆的传感光纤中的光栅阵列，获取每个光栅反射点的多个采样时间点的相位弧度；

相位弧度差获取模块，用于基于所述每个光栅反射点的多个采样时间点的相位弧度，获取每个光栅反射点的相邻采样时间点的相位弧度差；

极小值点获取模块，用于基于所述每个光栅反射点的相邻采样时间点的相位弧度差，获取满足预设要求的两个相位弧度差极小值点；

驻波半波长获取模块，用于获取所述两个相位弧度差极小值点对应的两个光栅反射点的距离，完成驻波半波长测量。

本发明实施例中，传感光纤使用了光栅阵列光纤传感技术，是在光纤光栅传感技术基础上，通过对多个光纤光栅进行级联和复用，以此形成并行、多点传感阵列或传感网络，再经过光谱解调得到各个感测量点的信息，进而对监测的整个区域内的情况实现全面掌控和精准定位。

本发明的系统，传感器安装简单，只需要将光纤复合在OPGW光缆中就可直接进行布设，无需后续人工安装。利用分布式光纤来对驻波半波长进行测量是光纤传感领域的又一新的应用，拥有光纤传感系统的优点，抗电磁干扰，抗腐蚀性强，适合在恶劣环境中工作，可提高测量精度，降低人为因素影响，能够在户外条件进行达到实时监测的效果。

实施例4

请参阅图4，本发明实施例4的一种光纤复合架空地线微风振动半波长测量系统，包括：

通过脉冲调制器将激光光源的连续光调制成脉冲光并进行光功率放大；光功率放大后的脉冲光进入掺铒光纤放大器后光信号再次被放大，放大后的光信号通过环形器1进入分布式光纤中，不同位置的光纤的反射光在不同时间内反射回来后，再次通过环形器1进入环形器2，然后通过环形器2进入3×3耦合器，分为3路相位差为120°的一束光，然后经过Michelson干涉仪的长臂和短臂，由于长臂和短臂的光程不同，被法拉第旋转镜(FRM)反射为两束不同到达时间的光。

相邻的两个光纤反射光经过上述回路以后会形成四束光，其中分别为前者的反射光经过短臂的一束、前者的反射光经过长臂的一束、后者的反射光经过短臂的一束、后者的反射光经过长臂的一束。当干涉仪两臂的光程差与两个反射点的间距匹配时，前者的反射光经过长臂的一束，会与后者的反射光经过短臂的一束在耦合器相遇形成干涉形成一束干涉光，最后被三路的光电探测器转换为电信号，通过采集卡采集电信号并上传至上位机，利用上位机设计的解调算法解出干涉信号中的相位信息。

利用分布式光纤高性能声波传感系统对每个反射点的相位弧度进行实时解调，如上述公式(1)。

通过采集一定时间的信号，可以得到空间和时间的二维矩阵，如上述公式(2)。

将同一个反射点相邻时刻采集到的信号做差分可得，如上述公式(3)。

所得为|Δφ_i,k第i个反射点从k时刻到k+1时刻自身的相位弧度变化量，因为相位在波动中到达最大值后，下一时刻会减小，所以该变化量值可能会有负值。所以为了描述相位弧度变化程度的大小，对Δφ_i,k取绝对值|Δφ_i,k|。

为了避免采样间隔过小导致处在驻波不同位置的反射点的|Δφ_i,k|值对比不明显，将单个反射点连续的m个|Δφ_i,k|值进行累加得到，如上述公式(4)。

即通过累加将反射点的相位弧度变化值放大，使得对比更加明显。对所有反射点做n个连续m个累加值，同样得到空间和时间的二维矩阵，如上述公式(5)。

采集的数据为稳定的频率和振幅信号，因此同一个反射点的每个Φ_i,k值都将稳定在一个范围内浮动，将单个反射点所有的Φ_i,k值取平均数，再进行横向比较，寻找两个相邻且接近的极小值点，可以认为两点所处位置在两个相邻的驻波波节附近，两点距离即为驻波半波长。

实施例5

本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于OPGW光缆的驻波半波长测量方法的操作。

实施例6

本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关OPGW光缆的驻波半波长测量方法的相应步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。