[發明專利]基于光梳和編碼技術提高BOTDA檢測速度的方法

無效

• 申請號: 201210348273.6
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102829811A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 王子南;姜蕓;饒云江;賈新鴻
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01K11/32;G01B11/16
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明涉及光纖技術領域，具體涉及一種基于光梳和編碼技術提高BOTDA檢測速度的方法。?

背景技術

?基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術一般分為布里淵光時域反射計(BOTDR)和布里淵光時域分析儀(BOTDA)。BOTDR是利用的受激布里淵散射現象，探測信號較弱，探測距離受限；BOTDA是利用受激布里淵散射現現象，探測信號較強，傳感距離較遠。且BOTDA可以同時動態測量溫度及應變，因此它在礦井、管道的結構健康監測及火災預警等方面都有廣泛的應用。?

BOTDA的系統指標一般有：測量分辨率，空間分辨率，測量時間等。?

傳統的BOTDA在檢測溫度或應變時采用掃頻的測量方式，為了擬合出一個完整的布里淵增益譜(BGS)，需要掃描數十次頻率，不適用于在需要實時檢測溫度或應變的環境中。另一方面，為了有效的消除噪聲的影響，傳統BOTDA需要對測量數據進行幾十次以上的平均方能有效地提高光信噪比，在這種情況下，進一步減慢了測量速度。為了提高BOTDA檢測速度，我們這里將頻率梳和編碼技術融合于BOTDA。利用頻率梳技術可以使布里淵增益頻譜的測量一次成型，測量時間比傳統BOTDA低一個數量級以上。同時，由于光梳由相位調制產生，則可以在生成的泵浦光梳上通過強度調制形成Simplex編碼序列，使得接收端的信噪比在一個掃描周期內可以顯著提高，優化了先前的BOTDA系統需要將數十個、甚至上百個掃描周期信號進行平均的次數，進一步提高了系統的實時測量性能。?

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種結合光梳技術及脈沖編碼技術的實時布里淵光時域分析傳感系統。?

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種基于光梳和編碼技術提高BOTDA檢測速度的方法，該方法包括以下步驟：?

a)把激光器的輸出通過摻鉺光纖放大器放大之后經過耦合器分成探測光和泵浦光兩路;

b)將任意波形發生器編程輸出的頻率梳驅動第二相位調制器，形成泵浦光梳，然后經過強度調制編碼和濾波之后經過摻鉺光纖放大器放大之后進入長距離傳感光纖;

c)把任意波形發生器編程使之能輸出頻率梳，然后與微波源通過混頻器混頻之后用來驅動第一相位調制器相位調制探測光，形成探測光梳，然后經過第二濾波器和擾偏器之后進入長距離傳感光纖；

d)經過布里淵效應的探測光經過光環形器和第三濾波器之后通過相干解調之后通過采集卡采集數據，然后數據處理模塊解碼處理之后可得出傳感光纖的溫度/應變分布。

進一步地，步驟b和c中，通過任意波形發生器生成的頻率梳相位調制探測光和泵浦光以生成探測光梳和泵浦光梳。?

進一步地，步驟b中，經過相位調制生成的泵浦光梳再經過強度調制編碼。?

更進一步地，步驟d中，對經過第三濾波器濾波之后的探測光進行解調的方法是：探測光經過相干解調的方式進行光電轉換，然后采集數據之后進行解碼，通過解碼之后的數據計算出光纖上各點所受溫度/應變的變化量。?

附圖說明

圖1是本發明所提供的基于光梳和編碼技術的布里淵光時域分析傳感系統結構圖；其中，1、激光器，2、任意波形發生器，3、混頻器，4、相位調制器，5、隔離器，6、第二濾波器，7、擾偏器，8、光譜分析儀，9、長距離光纖，10、微波源，11、光環行器，12、摻鉺光纖放大器，13、第一濾波器，14、第三濾波器，15、探測器，16、強度調制器，17、放大器,?18、相位調制器，19、數據采集卡，20、耦合器，21、信號處理模塊，22、摻鉺光纖放大器，23、本振光源。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述：?

如圖1所示：本發明的布里淵光時域分析系統，包括