Φ-OTDR技术：输水管道预警与泄漏定位的高效信号处理策略

本文主要探讨了在城市输水管道的安全预警与泄漏定位中，如何有效地应用相位敏感光时域反射计(Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometry, Φ-OTDR)技术进行信号处理。Φ-OTDR是一种分布式光纤测试系统，它通过激光脉冲沿光纤传播并接收反射回来的信号，来获取关于管道内部状况的重要信息。 在研究过程中，作者对从Φ-OTDR系统获取的不同信号参数进行了深入分析，包括时域信号的解析，信号功率谱的特性，以及信息熵这一衡量信号复杂度的指标。这些信号反映了管道内光纤的反射、散射和损耗情况。此外，空频能量分布和高通滤波也被用来进一步提取关键特征，它们分别涉及信号在频率空间的分布和高频成分的筛选。 作者发现，空频能量分布这个参数对于判断输水管道的健康状态和定位潜在的泄漏点具有较高的敏感性。空频能量的分布变化能够揭示管道内是否存在异常，如由于泄漏导致的光能量局部集中或衰减。通过对比和分析这些信号参数，他们得出结论，利用空频能量分布作为主要依据进行泄漏定位，其精度在2公里的测量范围内可以达到小于10米的误差，这在实际应用中具有很高的实用价值。 本文的技术路线是通过精密的信号处理手段，尤其是对空频能量分布的深入挖掘，实现了对输水管道的高效预警和精确泄漏定位。这对于保障供水系统的稳定运行，防止水资源浪费和环境污染具有重要意义。这项研究不仅提升了光纤检测技术在城市基础设施维护中的应用水平，也为其他领域的分布式光纤传感提供了新的思路。