本發(fā)明涉及一種提高布里淵譜尋峰效率的基于互相關(guān)算法的botdr尋峰技術(shù)，屬于botdr測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

布里淵光時域反射技術(shù)(botdr)是基于自發(fā)布里淵散射的光時域反射的傳感技術(shù)。該技術(shù)僅需從光纖的一端射入脈沖光，并通過從同一端探測脈沖光的自發(fā)布里淵散射譜來進(jìn)行傳感。布里淵散射是由光纖中的光場與其誘導(dǎo)的聲場的相互作用引起的，散射光相對于入射光有一個頻率上的遷移，即所謂的布里淵頻移(bfs)。botdr進(jìn)行傳感的基本原理即：布里淵頻移與光纖所受的應(yīng)變有關(guān)，頻移大小與光纖的溫度及所受的徑向應(yīng)變成正比關(guān)系。

botdr技術(shù)最早應(yīng)用于航天領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)國家相繼應(yīng)用于電力、通訊、工程等領(lǐng)域的應(yīng)變監(jiān)測和監(jiān)控。從90年代開始，我國就開始了光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用研究。隨著橋梁、軌道、堤壩、隧道等大型基礎(chǔ)工程的發(fā)展，botdr技術(shù)憑借其能感測溫度、應(yīng)變等多種物理量并且空間分辨率高、適用于遠(yuǎn)距離傳感、精度高的優(yōu)勢，能及早發(fā)現(xiàn)大型基礎(chǔ)工程中的安全隱患，因此廣泛應(yīng)用于工程的安全性監(jiān)測和監(jiān)控中。

目前對于布里淵頻譜的檢測主要采用頻譜掃描的方式，如圖1所示，通過在一定頻率范圍內(nèi)以一定的頻率間隔，依次獲得布里淵散射譜中各頻率點(diǎn)對應(yīng)的傳感光纖各位置處的功率，再對測得的布里淵譜進(jìn)行洛倫茲曲線擬合得到整個傳感光纖上的布里淵頻移曲線，如圖2所示。檢測時間依賴于所需的傳感距離、掃頻間隔、掃頻范圍、平均次數(shù)和空間分辨率。正常情況下，botdr一次完整測量時間大概為幾十分鐘，以日本產(chǎn)的應(yīng)變分析儀aq8603為例。當(dāng)以5mhz的掃頻間隔對50km長的光纖進(jìn)行掃頻檢測時，在平均2¹⁶次時耗費(fèi)時間4000秒。為了提高精度，則需要減小掃頻間隔，增加平均次數(shù)，但是此時測量時間就會變長。因而，對于外界干擾比較短促的情況，botdr傳感系統(tǒng)是不能夠及時準(zhǔn)確地感知監(jiān)測對象的狀態(tài)的。

當(dāng)掃頻儀的掃頻速度為νshz/s，掃頻間隔δν，外界干擾的時間為δt，則botdr每次只能探測到個頻率點(diǎn)。以高鐵聲屏障的監(jiān)測為例，當(dāng)列車高速經(jīng)過聲屏障時，受損聲屏障就會出現(xiàn)嚴(yán)重的形變，附在其上的傳感光纖的也會發(fā)生形變。但由于列車高速行駛時，只需要幾秒就能夠完全經(jīng)過某一位置，botdr系統(tǒng)只能獲得部分布里淵頻譜，即殘缺譜。由于殘缺譜無法通過洛倫茲曲線擬合確定正確的布里淵頻譜峰值頻率，此時系統(tǒng)就無法獲知高鐵沿線的應(yīng)變信息，也就不能及時將受損聲屏障篩選出來。因此，利用殘缺譜進(jìn)行探測成為目前常用的尋峰手段之一，需要研究提出一種提高殘缺譜尋峰效率和準(zhǔn)確性的布里淵譜尋峰方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對背景技術(shù)的缺陷，對利用殘缺譜拼接的布里淵譜尋峰方法提出一種優(yōu)化方案，提供一種基于互相關(guān)算法的殘缺譜拼譜布里淵譜尋峰方法，優(yōu)化尋峰效率。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種基于殘缺譜拼譜的bodtr互相關(guān)尋峰方法，包括前序?qū)嶒灢襟E和實(shí)際檢測步驟，其中，前序?qū)嶒灢襟E包括以下具體步驟：

步驟1，在外部干擾下，采用botdr系統(tǒng)進(jìn)行檢測，測試得到存在應(yīng)力情況下的全譜布里淵譜線；

步驟2，將步驟1中測得的全譜布里淵譜線與標(biāo)準(zhǔn)的洛倫茲曲線進(jìn)行互相關(guān)，將互相關(guān)的結(jié)果減去參考值，從而得到全譜互相關(guān)的準(zhǔn)確峰值頻率，所述參考值是指標(biāo)準(zhǔn)洛倫茲曲線的峰值頻率；

步驟3，在外部干擾下，采用botdr系統(tǒng)進(jìn)行s次檢測，獲得s個不同頻段的殘缺譜，s為正整數(shù)；

步驟4，將步驟3中s個不同頻段的殘缺譜進(jìn)行拼接得到近似全譜布里淵譜線；

步驟5，對步驟4中拼譜得到的近似全譜布里淵譜線與標(biāo)準(zhǔn)的洛倫茲曲線進(jìn)行互相關(guān)，將互相關(guān)的結(jié)果減去參考值，從而得到拼接的布里淵譜的峰值頻率，所述參考值是指標(biāo)準(zhǔn)洛倫茲曲線的峰值頻率；

步驟6、判斷步驟5得到的拼接的布里淵譜的峰值頻率是否以90％以上的概率落在區(qū)間[νtotal-2mhz，νtotal+2mhz]上：當(dāng)結(jié)果為否，則修改s的取值并返回執(zhí)行步驟3，當(dāng)結(jié)果為是，則進(jìn)入下一步驟；其中νtotal為步驟2得到的全譜互相關(guān)的準(zhǔn)確峰值頻率；

步驟7、求得步驟5得到的拼接的布里淵譜的峰值頻率與步驟2得到的準(zhǔn)確峰值頻率的差值，該差值為定值；

實(shí)際檢測步驟具體如下：

步驟a、在外部干擾下，采用botdr系統(tǒng)進(jìn)行m次檢測，獲得m個不同頻段的殘缺譜，m為前序?qū)嶒灢襟E中s的最終取值；

步驟b、將步驟a中m個不同頻段的殘缺譜進(jìn)行拼接得到近似全譜布里淵譜線；

步驟c、對步驟b中拼譜得到的近似全譜布里淵譜線與標(biāo)準(zhǔn)的洛倫茲曲線進(jìn)行互相關(guān)，將互相關(guān)的結(jié)果減去參考值，從而得到拼接的布里淵譜的峰值頻率，所述參考值是指標(biāo)準(zhǔn)洛倫茲曲線的峰值頻率；

步驟d、利用步驟7得到的差值對步驟c求得的峰值頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得最終布里淵譜峰值頻率。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于殘缺譜拼譜的bodtr互相關(guān)尋峰方法，所述botdr系統(tǒng)采用頻譜掃描的方式檢測布里淵頻譜，掃描頻率是5mhz，所測得的布里淵曲線上包含29個點(diǎn)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于殘缺譜拼譜的bodtr互相關(guān)尋峰方法，步驟3中殘缺譜中的頻率數(shù)其中，νs為掃頻儀的掃頻速度，δν為掃頻間隔，δt為外界干擾的時間。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于殘缺譜拼譜的bodtr互相關(guān)尋峰方法，步驟6中具體選擇拼接的布里淵譜的峰值頻率以95％的概率落在區(qū)間[νtotal-2mhz，νtotal+2mhz]上作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于殘缺譜拼譜的bodtr互相關(guān)尋峰方法，將不同頻段的殘缺譜進(jìn)行拼接得到近似全譜布里淵譜線，具體為：根據(jù)掃頻結(jié)果，將多個殘缺譜按照頻率順序放置到同一張頻譜坐標(biāo)系中，若存在重合的頻率點(diǎn)，則該頻率點(diǎn)的幅值取重合的頻率點(diǎn)的平均值。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于殘缺譜拼譜的bodtr互相關(guān)尋峰方法，所述botdr系統(tǒng)采用型號aq8603的應(yīng)變分析儀。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過在測量后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在殘缺譜的基礎(chǔ)上獲取真實(shí)布里淵頻譜的峰值頻率。彌補(bǔ)了botdr對于快速變化的外部干擾的不敏感性，改善了botdr在極端環(huán)境下的傳感效果，對實(shí)際工程應(yīng)用具有重要意義。

附圖說明

圖1是基于botdr掃頻法結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是基于botdr掃頻法數(shù)據(jù)獲取示意圖。

圖3是本發(fā)明的方法流程圖。

圖4是掃頻范圍示意圖。

圖5是表示全譜的互相關(guān)尋峰過程。

圖6是兩次殘缺譜拼譜后采用互相關(guān)運(yùn)算的尋峰過程。

圖7是拼譜次數(shù)分別為20、40、60、80的情況下進(jìn)行50次實(shí)驗每次得到的峰值頻率的分布。

圖8是掃頻間隔為1mhz、5mhz、10mhz、20mhz。

圖9是為了使實(shí)驗準(zhǔn)確性達(dá)到95％以上，在掃頻間隔為1mhz，5mhz，10mhz和20mhz的情況下，分別需要進(jìn)行290次，75次，43次和11次拼譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明在掃頻頻率一定的情況下，通過將獲得的殘缺譜進(jìn)行拼譜，再將拼譜與標(biāo)準(zhǔn)洛倫茲曲線進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，獲得真實(shí)的布里淵譜峰值頻率。同時，通過前序?qū)嶒?，在滿足實(shí)際運(yùn)用所需誤差范圍的基礎(chǔ)上，確定拼譜次數(shù)，優(yōu)化尋峰效率。

已知布里淵頻譜呈洛倫茲曲線型，其表達(dá)式為：

式中，ω為角頻率；gp為峰值布里淵增益；ωb＝2πνb為布里淵角頻率頻移；νb為布里淵頻移；γb為聲波衰減系數(shù)。

峰值布里淵增益gp的表達(dá)式為：

式中，n為光纖纖芯折射率；pl2為縱向彈光系數(shù)；c為光在真空中的速度；λp為入射光波長；ρ0為光纖組成材料的密度；va為光纖中聲波的波速。

令a＝γb/2π，b＝νb，y＝gb，將公式(1)改寫為：

式中，ν表示頻率。

因為殘缺譜包含的布里淵譜信息較少，直接將殘缺譜和標(biāo)準(zhǔn)洛倫茲曲線進(jìn)行互相關(guān)會存在較大的誤差，因而對于殘缺譜來說，本發(fā)明可采用殘缺譜拼接得到近似的布里淵頻譜，再通過互相關(guān)方法法確定布里淵頻譜的峰值頻率νb，如圖3所示，包括以下具體步驟：

步驟1，在外部干擾下，采用botdr系統(tǒng)進(jìn)行檢測，測試得到了存在應(yīng)力情況下的布里淵譜線；由于掃描頻率是5mhz，所以測得的布里淵曲線上包含29個點(diǎn)。

步驟2，將步驟1中測得的全譜布里淵譜線與標(biāo)準(zhǔn)布里淵譜線進(jìn)行互相關(guān)，結(jié)果減去參考值，從而得到全譜的準(zhǔn)確峰值頻率。

步驟3，在外部干擾下，采用botdr系統(tǒng)進(jìn)行s次檢測，獲得s個不同頻段的殘缺譜，s為正整數(shù)。

步驟4，將步驟3中s個不同頻段的殘缺譜進(jìn)行拼接，具體為：根據(jù)掃頻結(jié)果，將s個殘缺譜按照頻率順序放置到同一張頻譜坐標(biāo)系中，若存在重合的頻率點(diǎn)，則該頻率點(diǎn)的幅值取重合的頻率點(diǎn)的平均值。

步驟5，對步驟3中拼譜得到的近似全譜與標(biāo)準(zhǔn)的洛倫茲曲線進(jìn)行互相關(guān)，結(jié)果減去參考值，從而得到拼接得的布里淵譜的峰值頻率。

步驟6，利用步驟2得到的準(zhǔn)確峰值頻率對步驟5求得的峰值頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)控制檢測次數(shù)s一定時，拼譜尋峰得到的峰值與準(zhǔn)確峰值的差值為定值，這一差值將應(yīng)用于后續(xù)的拼譜尋峰結(jié)果的校準(zhǔn)中。

其中，s的取值的優(yōu)選值為：使拼接后互相關(guān)所得的峰值頻率以95％的概率落在區(qū)間[νtotal-2mhz，νtotal+2mhz]上，其中νtotal為全譜互相關(guān)得到的峰值頻率。由于拼譜次數(shù)會影響探測的準(zhǔn)確性和效率，拼譜次數(shù)s較小時，得到的峰值頻率誤差較大，當(dāng)拼譜次數(shù)較多時，探測時間較長，尋峰效率低，不滿足實(shí)際工程需求。因此，在實(shí)際工程運(yùn)用中，需要先對系統(tǒng)標(biāo)定，確定s的取值。

實(shí)施例：為了更深入的闡述本發(fā)明的觀點(diǎn)，本發(fā)明以高鐵沿線聲屏障監(jiān)測系統(tǒng)為例。

假設(shè)列車高速經(jīng)過聲屏障時，聲屏障向外的橫向形變不超過10厘米，超過10厘米時則認(rèn)為聲屏障損壞，系統(tǒng)會發(fā)出警報。聲屏障10厘米橫向形變時對應(yīng)的徑向應(yīng)變?yōu)棣摩挺拧?49.4mhz，即布里淵頻移變化范圍不超過249.4mhz。為了方便計算，本發(fā)明只選擇250mhz的譜線寬度，即掃頻范圍為[ν-,ν-+250mhz]，ν-＝10.8ghz為不考慮應(yīng)變時的布里淵頻移，如圖4所示。

由于峰值頻率可能在掃頻范圍的任何位置出現(xiàn)，并且峰值頻率由布里淵頻譜的主要部分即可確定。為了方便說明，本實(shí)施例中，本發(fā)明只選取了布里淵頻譜的主要部分進(jìn)行仿真。布里淵頻譜主要部分的數(shù)據(jù)是光纖上距離發(fā)射端2km的145mhz的布里淵頻譜。本系統(tǒng)中應(yīng)用aq8603，根據(jù)aq8603的參數(shù)設(shè)定，選取掃頻間隔為5mhz，掃頻速率為5mhz/s。列車完全經(jīng)過某一聲屏障的時間為5s，則botdr每次探測只能得到n＝5個頻率點(diǎn)，整個145mhz頻譜對應(yīng)29個頻率點(diǎn)。根據(jù)上述分析，本發(fā)明測得存在應(yīng)力情況下包含29個點(diǎn)的布里淵譜線。

運(yùn)用相關(guān)的方法可以得到全譜的準(zhǔn)確峰值頻率。具體的相關(guān)過程如圖5。本發(fā)明在實(shí)驗條測得存在應(yīng)力情況下的布里淵頻譜，如圖5中的(a)所示，測試得到的29個點(diǎn)符合呈洛倫茲分布的，峰值頻率大概在10.8825ghz附近，為了更方便的表示這29個點(diǎn)，本發(fā)明對每個點(diǎn)按坐標(biāo)軸順序進(jìn)行編號。圖5中的(b)表示一條理想的洛倫茲參考曲線，峰值頻率為10.8800ghz。圖5中的(c)則是運(yùn)用相關(guān)的方法，將圖5中的(a)和(b)相關(guān)結(jié)果減去參考曲線后的實(shí)際值，得到的峰值頻率是10.8826ghz，本發(fā)明將這個結(jié)果看作是全譜的準(zhǔn)確峰值頻率。

假設(shè)一列火車完全通過光纖上一定點(diǎn)的時間是δt＝5s，那么火車每通過一次，botdr可以獲得5個頻率點(diǎn)，本發(fā)明稱由這5個點(diǎn)組成的譜叫做殘缺譜。由于火車通過聲屏障的時間是隨機(jī)的，因此本發(fā)明測得的譜是由5個隨機(jī)分布在整個原始布里淵頻譜上的連續(xù)頻率點(diǎn)組成。

根據(jù)實(shí)際情況，在仿真時，本發(fā)明使用隨機(jī)函數(shù)來生成起始點(diǎn)(在245mhz范圍內(nèi))。通過并且從全譜上取出5個連續(xù)的點(diǎn)。但是僅僅從殘缺譜中本發(fā)明是無法獲得準(zhǔn)確的峰值頻率的，因此本發(fā)明提出了拼譜尋峰的想法。

首先來看一下只進(jìn)行2次拼譜的尋峰情況，如圖6所示。

圖6中的(a)中t1時刻的點(diǎn)表示隨機(jī)測到的7-11的殘缺譜，由三角形表示，與23-27的殘缺譜的拼譜情況，由方點(diǎn)表示。上述兩個ibs通過拼譜后相關(guān)得到的結(jié)果是10.8587ghz，與真實(shí)峰值發(fā)生了23.9mhz的偏差。

圖6中的(a)中t2時刻的點(diǎn)表示隨機(jī)測到的13-17的殘缺譜，由三角形表示，與17-21的殘缺譜的拼譜情況，由方點(diǎn)表示。上述兩個ibs通過拼譜后相關(guān)得到的結(jié)果是10.8872ghz，與真實(shí)峰值發(fā)生了4.6mhz的偏差。

上述得到的尋峰結(jié)果存在較大的誤差是正常的，第一次拼譜出現(xiàn)誤差的原因是因為缺乏峰值附近的信息，所以得到的結(jié)果偏差較大。而第二次拼譜出現(xiàn)的誤差雖然比第一次要小很多，主要是因為數(shù)據(jù)點(diǎn)集中在峰值附近，但是由于缺失邊上點(diǎn)的信息，也存在較大的誤差。上述結(jié)果表明，僅僅通過兩次的拼譜尋峰的精確度是不夠的。那么到底在測試時需要測試多少次，從而進(jìn)行尋峰是本發(fā)明提出的方法的一個關(guān)鍵問題。

顯然，拼譜次數(shù)越多，本發(fā)明可以得到整個原始布里淵頻譜上的信息越多，從而得到的峰值頻率就更加的接近于實(shí)際值。但是本發(fā)明又不能進(jìn)行無限次的拼譜，因為固定線路上的火車運(yùn)行數(shù)量固定，以滬寧高鐵為例，每天約200趟。另外，拼譜次數(shù)太多，會導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行消耗的時間變長，從而效率變低，無法快速得到監(jiān)測結(jié)果。

本發(fā)明通過實(shí)驗來看一下拼譜次數(shù)對這個方法的影響，由于這個是概率問題，所以本發(fā)明采用50次完全相同的實(shí)驗進(jìn)行統(tǒng)計分析，圖7給出了拼譜次數(shù)分別為20、40、60、80不同拼譜次數(shù)情況下進(jìn)行50次實(shí)驗每次得到的峰值頻率的分布。從圖中可以看出，當(dāng)拼譜20次時，大約有29次得到的峰值頻率在真實(shí)峰值頻率10.8826ghz的0.5mhz誤差范圍內(nèi)。當(dāng)增大拼譜次數(shù)到40次時，只有5次實(shí)驗結(jié)果偏差較大，且曲線明顯波動減小。繼續(xù)增大拼譜次數(shù)到60次，只有3次實(shí)驗發(fā)生較大偏差，曲線波動大大減小。當(dāng)拼譜次數(shù)達(dá)到80次時，只有一次實(shí)驗發(fā)生偏差，曲線接近于理想的平穩(wěn)狀態(tài)。上述結(jié)果表明5m掃頻的情況，以增加拼譜次數(shù)為代價，尋峰結(jié)果隨著拼譜次數(shù)的增加越接近于準(zhǔn)確峰值頻率，且這個值的波動越小。這是因為拼譜次數(shù)越多，獲得的原來主譜的信息就越多。此外，還值得注意的是當(dāng)拼譜次數(shù)的增加，對于準(zhǔn)確能力的提高有所下降，因此在實(shí)際工程中要根據(jù)具體情況合理選擇拼譜次數(shù)。

以上本發(fā)明的分析討論都是基于典型的掃頻間隔為δν＝5mhz的情況，但是，在實(shí)際的工程實(shí)現(xiàn)中，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，本發(fā)明可以通過調(diào)掃頻間隔的大小以滿足各種精度需求，從而達(dá)到參數(shù)選擇的最優(yōu)化。

下面將對本發(fā)明提出的基于相關(guān)的拼譜尋峰技術(shù)中掃頻間隔的優(yōu)化選擇進(jìn)行分析,掃頻間隔為1m、5m、10m、20m。實(shí)驗中控制拼譜次數(shù)都是40次，采用50次完全相同的實(shí)驗進(jìn)行分析。仿真結(jié)果如圖8所示。

在分析掃頻間隔δν＝1mhz時，由于只有5mhz下的全譜數(shù)據(jù)，所以首先需要采用插值的方法得到1mhz時的數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而得到該種情況下的離散布里淵頻譜。從圖8中的(a)可以看到得到的峰值頻率的分布整體有非常大的波動和偏差，50次實(shí)驗中只有10次實(shí)驗結(jié)果處于真實(shí)峰值頻率的0.5mhz誤差范圍以內(nèi)。相比于圖8中的(b)δν＝5mhz時的結(jié)果，在該種掃頻間隔下進(jìn)行40次拼譜是無法得到較為準(zhǔn)確的峰值頻率的。圖8中的(c)所示，當(dāng)掃頻間隔增大到10mhz時，可以從5mhz的全譜中得到包含有15個頻率點(diǎn)的離散布里淵頻譜，經(jīng)過40次拼譜，50次實(shí)驗中得到的峰值頻率結(jié)果呈現(xiàn)較穩(wěn)定的趨勢，只有5次發(fā)生了明顯偏差，但是整體較準(zhǔn)確值10.8826ghz都發(fā)生了0.52mhz的偏差。繼續(xù)增大掃頻間隔到δν＝20mhz，圖8中的(d)所示，全譜中只包含7個頻率點(diǎn)，同樣進(jìn)行40次拼譜，結(jié)果呈現(xiàn)理想的無波動狀態(tài)，但是整體發(fā)生了1.58mhz的偏差。但是掃頻間隔不能無限制的增大，例如，繼續(xù)增大掃頻間隔為30mhz時，全譜中只包含5個點(diǎn)，此時，由30mhz下的全譜相關(guān)得到的峰值頻率與5mhz下的全譜峰值頻率相比，發(fā)生了5.30mhz的偏差。當(dāng)間隔繼續(xù)增大時，得到的全譜所包含的點(diǎn)將不足5個。由于與原始布里淵頻譜相比丟失的信息太多，所以結(jié)果勢必會發(fā)生更大的偏差，從而失去分析運(yùn)用的意義。

為了進(jìn)一步弄清楚掃頻間隔、拼譜次數(shù)與準(zhǔn)確性的關(guān)系，本發(fā)明統(tǒng)計了在不同掃頻間隔下峰值頻率與實(shí)際值相比誤差在0.5mhz范圍內(nèi)的拼譜次數(shù)。如圖9所示，為了使實(shí)驗準(zhǔn)確性達(dá)到95％以上，在掃頻間隔為1mhz，5mhz，10mhz和20mhz的情況下，分別需要進(jìn)行290次，75次，43次和11次拼譜。

結(jié)合實(shí)際情況中的不同工程背景來看，當(dāng)掃頻間隔為1mhz時，需要進(jìn)行290次拼譜，但是，滬寧高鐵沿線每天的通車數(shù)大概是200趟，本發(fā)明無法在短時間內(nèi)高效地獲得足夠的殘缺譜數(shù)據(jù)來進(jìn)行拼譜，這樣得到的峰值頻率準(zhǔn)確度是無法達(dá)到95％的要求的。

對比著來看5mhz和10mhz頻率間隔下的情況，當(dāng)δν＝5mhz時，結(jié)果在真實(shí)峰值頻率附近波動較小，但是所需要的拼譜次數(shù)較多，需要進(jìn)行75次拼譜結(jié)果準(zhǔn)確度才能達(dá)到95％。當(dāng)δν＝10mhz時，只需要進(jìn)行43次拼譜，但是，結(jié)果在真實(shí)峰值頻率附近整體發(fā)生了0.52mhz的微小偏差。

當(dāng)掃頻間隔為20mhz時，只需要進(jìn)行11次拼譜，可以很顯著的提高效率，在此情況下，本發(fā)明可以快速的獲得峰值頻率。然而，從圖8中的(d)可以知道，當(dāng)掃頻間隔為20mhz時，結(jié)果整體發(fā)生了1.58mhz的固定偏差，如果要得到準(zhǔn)確度較高的峰值頻率，本發(fā)明還需要對這種情況下獲得的峰值頻率進(jìn)行調(diào)整，從而減小誤差。

實(shí)際環(huán)境中，列車每次經(jīng)過聲屏障的速度會有波動，此時對聲屏障的應(yīng)變就會有一定波動。假設(shè)列車對2km處聲屏障的應(yīng)變波動造成布里淵頻譜峰值頻率最大1mhz的偏移，則多次掃頻得到的殘缺譜就屬于不同的布里淵頻譜。當(dāng)殘缺譜不重合時，直接拼接即可；殘缺譜重合時，重合頻率點(diǎn)處的拼接將面臨幅值不同的問題，這里本發(fā)明采用取幅值平均值作為拼接后重合點(diǎn)處的幅值。

設(shè)拼接后進(jìn)行洛倫茲擬合得到的峰值頻率以95％的概率落在區(qū)間[νtotal-2mhz，νtotal+2mhz]中，2mhz誤差相當(dāng)于聲屏障發(fā)生8.9mm橫向形變，這在工程中是可接受的。

對比著來看5mhz和10mhz頻率間隔下的情況，當(dāng)δν＝5mhz時，結(jié)果在真實(shí)峰值頻率附近波動較小，但是所需要的拼譜次數(shù)較多，需要進(jìn)行75次拼譜結(jié)果準(zhǔn)確度才能達(dá)到95％。當(dāng)δν＝10mhz時，只需要進(jìn)行43次拼譜，但是，結(jié)果在真實(shí)峰值頻率附近整體發(fā)生了0.52mhz的微小偏差。

綜上所述，本發(fā)明通過在測量后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以在殘缺譜中獲取真實(shí)布里淵頻譜的峰值頻率，在實(shí)際工程應(yīng)用中，如果對結(jié)果的精度要求很高，可以采用5mhz的掃頻間隔。如果對結(jié)果的精度要求不是很高，可以允許微小誤差的存在，同時，要求系統(tǒng)的檢測效率較高，則可以選擇10mhz的掃頻間隔。本發(fā)明彌補(bǔ)了botdr對短促外部干擾的不敏感性，改善了其在極端條件下的工作效果，具有精確、穩(wěn)定和可重復(fù)性的特點(diǎn)，對于工程應(yīng)用具有重要意義。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。