[發明專利]融合光纖布里淵頻移器的超遠程脈沖編碼分布式光纖布里淵傳感器

無效

• 申請號: 201110226272.X
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102322884A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張在宣;龔華平;余向東;王劍鋒;李裔;金永興;金尚忠
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及分布式光纖布里淵傳感器，尤其是融合光纖布里淵頻移器的分布式光纖布里淵傳感器。

背景技術

在光纖布里淵光時域分析器領域，張在宣提出一種新型的《光纖布里淵光時

域分析器》（中國發明專利：ZL200810063711.8）用光纖寬帶非線性光放大效應和相干放大的布里淵散射光的應變、溫度效應和光時域分析原理制成的光纖布里淵光時域分析器，解決了T.Horiguchi等發明的布里淵光時域分析器中，窄帶探測激光器和窄帶泵浦激光器的頻率鎖定的難題。為了提高布里淵光時域分析器（BOTDA）和布里淵光時域反射器（BOTDR）的測量精度，國內外學者采用微波發生器或通過電光或聲光調制器微波頻移器等降低本地激光器信號（???????????????????????????????????????????????）頻率的技術方案，實現射頻波段的相干檢測技術。中國計量學院張在宣等提出采用光纖布里淵頻移器將本地信號的頻率移到傳感光纖的背向布里淵回波信號頻段，使探測信號與本地信號由微波波段的外差接收技術降為射頻波段的相干檢測技術（張在宣等《一種融合光纖布里淵頻移器的分布式光纖布里淵傳感器》，中國實用新型專利，專利號：201020634326.7，2011年6月29日授權）。中國計量學院余向東，張在宣等提出將脈沖編碼技術應用于全分布式光纖傳感器，提高了傳感系統的信噪比(余向東，張在宣等提出的《采用序列脈沖編碼解碼的分布式光纖拉曼溫度傳感器》（中國發明專利：201010169596.X，2011年6月授權）,?融合光纖受激拉曼散射和布里淵散射放大技術，光纖受激布里淵散射效應與脈沖編碼技術可有效地提高測量距離和測量精度，滿足近年來石油管道、傳輸電力電纜的安全健康監測，對超遠程全分布式光纖應變、溫度傳感網的迫切需求。

發明內容

本發明的目的是提出一種脈沖編碼技術與融合光纖布里淵頻移器的超遠程分布式光纖布里淵傳感器。

????本發明的融合光纖布里淵頻移器的脈沖編碼分布式光纖布里淵傳感器，包括波形發生器，窄線寬單頻光纖激光器，第一光纖分路器，脈沖編碼光調制器，光纖布里淵頻移器，第一光纖環行器，摻餌光纖放大器，偏振擾模器，第二光纖環行器，光纖窄帶反射濾波器，光纖泵浦-信號耦合器，光纖拉曼泵浦激光器，單模傳感光纖，光纖濾波器，第二光纖分路器，光電接收、放大器模塊，第一數字信號處理器，光電外差、接收、放大器模塊，第二數字信號處理器和計算機，光纖布里淵頻移器是由環行器，單模光纖和光纖F-P濾波器依次相連組成；波形發生器的輸入端與計算機相連，波形發生器的輸出端與脈沖編碼光調制器的一個輸入端相連，第一光纖分路器的輸入端與窄線寬單頻光纖激光器相連，第一光纖分路器的一個輸出端與光纖布里淵頻移器中的環行器輸入端相連，第一光纖分路器的另一個輸出端與脈沖編碼光調制器的另一個輸入端相連，脈沖編碼光調制器的輸出端經摻餌光纖放大器與偏振擾模器的輸入端相連，偏振擾模器的輸出端與第二光纖環行器的輸入端相連，第二光纖環行器的一個輸出端接光纖窄帶反射濾波器的輸入端，光纖窄帶反射濾波器的輸出端與光纖泵浦-信號耦合器的輸入端相連，光纖泵浦-信號耦合器的一個輸出端接光纖拉曼泵浦激光器，光纖泵浦-信號耦合器的另一個輸出端與單模傳感光纖連接，光纖拉曼泵浦激光器與單模傳感光纖構成前向泵浦光纖拉曼放大器；第二光纖環行器的另一個輸出端接光纖濾波器的輸入端，光纖濾波器的輸出端與第二光纖分路器的輸入端相連，第二光纖分路器的一個輸出端與光電接收、放大器模塊的輸入端相連，第二光纖分路器的另一個輸出端與第一光纖環行器一個輸入端相連，光電接收、放大器模塊的輸出端與第一數字信號處理器的輸入端相連，第一數字信號處理器的輸出端接計算機，由第一數字信號處理器和計算機將采集、累加的傳感光纖的布里淵散射強度比信息解碼、解調，得到傳感光纖各點上的溫度及溫度變化信息，第一光纖環行器的另一個輸入端與光纖布里淵頻移器中的環行器輸出端相連，第一光纖環行器的輸出端與光電外差接收、放大器模塊的輸入端相連，光電外差接收、放大器模塊的輸出端與第二數字信號處理器的輸入端相連，第二數字信號處理器的輸出端接計算機，由第二數字信號處理器和計算機將采集、累加的傳感光纖的布里淵散射頻移信息解碼、解調，得到傳感光纖各點上的應變及溫度信息。

本發明中，所述的窄線寬單頻光纖激光器是中心波長為1550nm，光譜線寬為3kHz，邊模抑制比>65dB，輸出功率達0-20mW可調的連續運行光纖激光器。