[發明專利]波長優化型高性能分布式光纖溫度傳感系統及傳感方法

無效

• 申請號: 200910196610.2
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN101666689A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 楊斌;皋魏;席剛;仝芳軒;周正仙
• 申請（專利權）人: 上海華魏光纖傳感技術有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉;馮 珺

技術領域

本發明涉及光傳感技術領域，具體地說是一種實用的波長優化型高性能分布 式光纖溫度傳感系統及傳感方法。

背景技術

光纖傳感器的概念不是新的，早在60年代中期就出現了第一個專利，它包 括采用傳光束的Fotonic機械位移傳感器和采用相位調制的超聲波傳感器。但 是，在更為廣闊的領域，即光纖傳感技術，取得系列研究卻是在10年以后，從 那時起光纖技術就突破了那種徘徊不前的狀態，進入了一日千里的時代。

光纖傳感器的基本原理是：由光源發出的光經過光纖進入調制區，在被測對 象的作用下，光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等光學性質發生了變化，使 它成為被調制了的信號，再經過光纖送入光探測器和電信號處理裝置，最終獲得 待測對象的信息。

目前，分布式光纖傳感技術是光傳感技術領域中最有應用前景的，其中高性 能分布式光纖溫度傳感系統通過一次測量，既可獲得光纖所經區域溫度場的完整 信息。然而高性能分布式光纖溫度傳感系統的探測區域很大，測量光纜越長越好， 一般大于10Km，空間分辨率1m，所以系統的接收光信號很弱(小于-60dBm)，實 時處理數據很龐大，對光電信號處理系統要求極高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種波長優化型高性能分布式光纖溫度 傳感系統及傳感方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。

一種波長優化型高性能分布式光纖溫度傳感系統，包括激光器，耦合器，第 一APD光接收模塊，第一APD增益溫度自補償模塊，第二APD光接收模塊，第二 APD增益溫度自補償模塊，雙通道AD采集卡，主機：所述激光器用以產生光脈 沖；所述耦合器包括一個輸入端，一個反饋端和兩個輸出端；所述耦合器的輸入 端通過光纖與激光器的輸出端相連接，所述耦合器的反饋端與傳感光纖相連；第 一APD光接收模塊，與所述耦合器的一個輸出端相連，用以輸出Anti-stokes 光信號；第一APD增益溫度自補償模塊，與所述第一APD光接收模塊相連，用以 獲得第一APD光接收模塊硅APD的恒增益電壓控制；第二APD光接收模塊，與所 述耦合器的另一個輸出端相連，用以輸出stokes光信號；第二APD增益溫度自 補償模塊，與所述第二APD光接收模塊相連，用以獲得第二APD光接收模塊硅 APD的恒增益電壓控制；雙通道AD采集卡，用以將所述第一APD光接收模塊和 所述第二APD光接收模塊的輸出信號進行模數轉換及數據預處理，獲得預處理結 果；主機，與所述雙通道AD采集卡相連，用以對所述預處理結果進行信號處理、 分析計算，獲得對應點的溫度場信息。

作為本發明的一種優選方案，所述耦合器為光纖Raman-WDM耦合器，包括光 纖環形器，Anti-stokes濾波片，Stokes濾波片，光收集器；光纖環形器與所述 傳感光纖相連；Anti-stokes濾波片用以分離出Anti-stokes光信號；所述 Anti-stokes濾波片的光輸入端與所述光纖環形器的輸出端相連，Anti-stokes 濾波片的透射光輸出端與所述第一APD光接收模塊相連；Stokes濾波片用以分 離出Stokes光信號；所述Stokes濾波片的輸入端與所述Anti-stokes濾波片的 反射光輸出端相連，Stokes濾波片的透射光輸出端與所述第二APD光接收模塊 相連；光收集器與所述Stokes濾波片的反射光輸出端相連。

作為本發明的另一種優選方案，所述第一APD光接收模塊包括第一光電探測 器，第一前級放大電路；第一光電探測器用以將所述Anti-stokes濾波片的透射 光輸出端輸出的Anti-stokes光信號轉換為Anti-stokes電信號；第一前級放大 電路用以放大所述Anti-stokes電信號。

作為本發明的再一種優選方案，所述第二APD光接收模塊包括第二光電探測 器，第二前級放大電路；第二光電探測器用以將所述Stokes濾波片的透射光輸 出端輸出的Stokes光信號轉換為Stokes電信號；第二前級放大電路用以放大所 述Stokes電信號。