[發明專利]一種多參量分布式光纖傳感裝置

有效

• 申請號: 201310184971.1
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103323040A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 呂立冬;何金陵;李垠韜;梁云;李炳林;郭經紅;鄧潔清;任建偉
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司信息通信分公司;冀北電力有限公司信通分公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于傳感技術領域，具體涉及一種多參量分布式光纖傳感裝置。

背景技術

分布式光纖傳感技術在光纖表征、故障定位以及光纖環境溫度、應力和振動等的監測方面具有重要應用。光時域反射技術、光時域分析技術、光頻域分析技術是分布式光纖傳感技術中的幾種常用技術，但是，每種技術對應的光纖傳感參量較少，難以滿足實際監測應用中對多種環境參量的監測需求。比如，基于光時域反射技術的光時域反射儀只能對光纖進行表征，如色散測量、損耗測量以及光纖故障定位等，而不能對光纖環境的溫度和應力等進行監測。布里淵光時域反射儀雖然能實現溫度、應力監測以及光纖故障定位等，但很難用于光纖表征和色散測量，而且它難以獲得亞米量級的空間分辨率和高的溫度、應力分辨率。布里淵光時域分析技術與布里淵光時域反射技術相比可以獲得高的空間分辨率和溫度、應力分辨率，但需要分別從被測光纖的兩端注入泵浦光和連續光，一旦被測光纖斷裂，測量系統將無法工作。

為了充分發揮布里淵光時域分析技術的特點，同時避免光纖斷裂時系統難以定位故障的缺點，寧波諾馳光電科技發展有限公司的劉航杰等人在他們申請的專利《一種可尋障布里淵光時域分析儀》（專利申請號：201210189637.0）中提出利用光開關將布里淵光時域分析儀和光時域反射儀分別接入被測光纖，從而實現對被測光纖沿線的溫度和/或應力的測量，這樣，一旦被測光纖斷裂，光時域反射儀就可以定位斷裂點。他們僅僅是將兩臺設備通過光開關接入被測光纖，沒有從本質上融合布里淵光時域分析技術和光時域反射技術。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種多參量分布式光纖傳感裝置，將布里淵光時域分析技術和光時域反射技術融合到一個高度集成的分布式光纖傳感系統中，使系統具有分布式溫度、應力監測、光纖表征和故障定位等功能。

本發明提供的一種多參量分布式光纖傳感裝置，其改進之處在于，所述傳感裝置包括：第一激光器1、第二激光器2、第一耦合器3a、第二耦合器3b、第一電光調制器4a、第二電光調制器4b、環形器5、第一光接口6a、第二光接口6b、波分復用器7、光電探測器9、模數轉換模塊10、信號處理模塊11和顯示模塊12；

所述第一激光器1發出的激光被第一耦合器3a分成兩路，一路接入所述第一電光調制器4a被調制成泵浦光脈沖，并經由所述第一光接口6a從被測光纖的一端注入，而另一路接入所述第二電光調制器4b以產生掃頻的連續的探測光，接著經由所述第二光接口6b從光纖的另一端注入；

泵浦光脈沖與連續的探測光在被測光纖中相互作用產生受激布里淵散射效應，從而將泵浦光脈沖的能量轉移給所述連續的探測光；

所述第二激光器2發出的激光被調制成光脈沖，并通過所述第一光接口6a注入被測光纖，該光脈沖在被測光纖中產生背向瑞利散射光；

所述連續的探測光和所述背向瑞利散射光依次經過所述第一光接口6a、所述環形器5和所述波分復用器7傳給所述光電探測器9，所述光電探測器9輸出的電信號經所述模數轉換模塊10轉換成數字信號，再傳給所述信號處理模塊11處理，分別得到布里淵光時域分析數據和光時域反射數據，最后由所述顯示模塊12顯示。

其中，所述傳感裝置包括光濾波器8，用于提升布里淵光時域分析信號的信噪比。

其中，所述傳感裝置同時工作在布里淵光時域分析模式和光時域反射模式時，選用兩個光電探測器，即第一光電探測器9a和第二光電探測器9b分別接收布里淵光時域分析信號和光時域反射信號，并且所述模數轉換模塊10選用雙通道數據采集卡，以同時提取布里淵光時域分析信號和光時域反射信號。

其中，所述傳感裝置工作在布里淵光時域分析模式或光時域反射模式時，選用同一個所述光電探測器9，以接收對應工作模式下的光信號。

其中，所述傳感裝置包括摻鉺光纖放大器13，用于放大泵浦光脈沖的峰值功率。

其中，所述傳感裝置包括第一激光驅動器1b和第三激光器1a；

選用所述第一激光驅動器1b驅動所述第三激光器1a來產生連續的探測光。

其中，所述傳感裝置包括第三耦合器3c：

所述第一激光器1和所述第二激光器2交替工作時，使用所述耦合器3c耦合從所述波分復用器7分離出來的光信號；

所述第一激光器1工作時，被受激布里淵散射效應放大后的連續的探測光被所述波分復用器7分離，再經所述光濾波器8濾波后進入所述第三耦合器3c，最后被所述光電探測器9接收；