[發明專利]一種布里淵和拉曼同時檢測的分布式光纖傳感裝置

有效

• 申請號: 201110252260.4
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102313568A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 宋牟平;謝杭;湯贇;張偉峰;勵志成;沈逸銘;辛凱
• 申請（專利權）人: 杭州布里特威光電技術有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 陳輝

技術領域

本發明涉及布里淵、拉曼分布式光纖傳感器，屬于光纖傳感技術領域。

背景技術

分布式光纖傳感器由于其抗電磁干擾、耐腐蝕及電絕緣性等優點，可對被測物體進行一維無盲點的在線監測，有著廣泛的應用前景。拉曼散射分布式光纖傳感器和布里淵散射分布式光纖傳感器是兩種主要的長距離分布式光纖傳感器，兩者各有自己的優缺點和實現技術。在一些應用場合可能同時需要這兩種分布式光纖傳感器，但如何實現這兩種傳感器的有機結合，即兩傳感器可共用光源、調制器、光放大器等主要光器件和電子處理裝置來實現同一根光纖的雙機理傳感，是一較難解決的技術難點。

基于拉曼散射的分布式光纖傳感，自發拉曼散射光功率小，限制了拉曼散射分布式光纖傳感距離，一般需要瓦級以上的高功率脈沖激光器，而對信號進行編碼(宋牟平，鮑翀，葉險峰.?“采用Simplex編碼光外調制的拉曼散射分布式光纖傳感器”.?中國激光，2010,37(6)：1462-1466),可以降低對光源功率的要求，并可提高拉曼散射光信噪比，延長傳感距離，提高檢測精度。但拉曼散射分布式光纖傳感器一般不能對應變進行傳感。

基于布里淵散射的分布式光纖傳感，一般需采用窄線寬光源，并且受限于受激散射，入纖光功率一般不能大于瓦級。由于布里淵頻移對溫度和應變都敏感，所以在實際應用中便造成交叉敏感問題，即根據布里淵頻移無法同時檢測溫度和應變。解決交叉敏感問題主要有以下幾種方法：

1.?散射光強度和頻移的雙參量測量法(J.?Smith?et?al.?,?Simultaneous?distributied?strain?and?temperature?measurement”,?Appl.?Opt,?38?:5372-5377,1999),這類利用光強的測量方法限制了測量距離，并且光強容易受到外界擾動，影響了測量精度。

2.?特殊光纖法(M.?Alahbabi,?Y.?T.?Cho,?and?T.?P.?Newson.?“Comparison?of?the?methods?for?discriminating?temperature?and?strain?in?spontaneous?Brillouin-based?distributed?sensors”,?Optics?Letters,?2004,?29(1):?26~28),這類方法基于特種光纖，很難與現有的光纖網絡融合，限制了其使用范圍。

3.?布里淵散射結合其它傳感原理法。其中有布里淵結合拉曼散射(M.?N.?Alahbabi,?Y.?T.?Cho,?T.?P.?Newson.?Simultaneous?temperature?and?strain?measurement?with?combined?spontaneous?Raman?and?Brillouin?scattering.?OPTICS?LETTERS，2005，30(11):?1276~1278),?布里淵結合瑞利散射(K.?Kishida,?K.?Nishiguchi,?C-H.?Li.?An?important?milestone?of?distributed?fiber?optical?sensing?technology:?separate?temperature?and?strain?in?single?SM?fiber.?OECC,?2009,?861~862)等。其中結合拉曼散射的原理如下：

光纖的拉曼散射對溫度敏感而對應變不敏感，可以通過檢測拉曼散射信號得到外界溫度信息，從而對布里淵散射進行溫度補償，得到應變信息，所以通過將拉曼散射與布里淵散射相結合的分布式光纖傳感系統可以解決交叉敏感問題，從而拓寬了分布式光纖傳感器的應用場合。但拉曼散射分布式光纖傳感器使用的光源一般為大于瓦級的高功率脈沖光源，而布里淵散射分布式光纖傳感器，受到受激布里淵散射作用的限制，一般為小于瓦級的較低功率脈沖光源，因此兩者傳感器在通常情況下難以結合在一個裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種布里淵和拉曼同時檢測的分布式光纖傳感裝置。

本發明解決上述技術問題所采用的方案為：

一種布里淵和拉曼同時檢測的分布式光纖傳感裝置，其特征是：包括窄帶光源、兩個光耦合器、編碼脈沖光調制器、光放大器、三個光濾波器、三個光電檢測器、電解碼器、光頻移器、電子處理器、光偏振控制器、波分復用器；