分布式光纤传感器布里渊频移估计中的频谱模型选择

摘要： 为提升分布式光纤传感器的实时性能，本研究系统分析了布里渊频谱模型对布里渊频移（BFS）估计性能的影响。首先介绍了BFS估计中涉及的布里渊频谱模型、目标函数、优化算法及收敛准则，并基于洛伦兹、高斯、伪沃伊特和沃伊特模型在MATLAB中编写了BFS估计算法。通过这些算法对不同信噪比（SNR）的数值生成布里渊频谱及不同脉宽与平均时间的实测布里渊频谱进行BFS估计。结果表明：无论采用简化的洛伦兹/高斯模型还是更精确的伪沃伊特/沃伊特模型算法，各算法估计的BFS值高度一致；但简化模型的拟合误差显著大于精确模型（尤其在SNR较高时），且计算量更小——其中沃伊特模型算法计算负担最重。若采用非线性最小二乘拟合法，频谱模型选择对BFS估计精度影响甚微。因此推荐选用简化洛伦兹/高斯模型算法，在保证BFS估计高精度的同时，计算时间最多可缩短至原耗时的十分之一。