[實用新型]一種基于相干檢測的分布式布里淵光纖傳感系統

有效

• 申請號: 201320371255.X
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN203310428U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳宏利;于翔;李顯松;孫軍強
• 申請（專利權）人: 武漢華之洋光電系統有限責任公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本實用新型屬于光纖傳感領域，具體涉及一種基于相干檢測的分布式布里淵光纖傳感系統。

背景技術

分布式光纖傳感器是基于測量光波在光纖中傳播時產生的散射光的原理的一種傳感方式。分布式光纖傳感器和傳統的傳感方法相比具有更多的優點，主要表現為可以同時獲得被測量的空間分布狀態和隨時間變化的信息；可以在整個光纖長度上對沿光纖分布的環境參數進行連續測量；在理論上可以把被測量作為光纖位置長度的函數，從而得到任意大小的分辨率；可以用一條光纖來取代傳統的幾百個點陣構成的傳感器的陣列；可以由光纖和簡單的控制器來代替由許多電纜和各級控制中心組成的復雜電氣系統。

基于BOTDR技術的光纖傳感技術是在傳統的OTDR基礎上發展起來的，在OTDR系統中，光脈沖注入光纖系統的一端，光纖中的背向瑞利散射光作為時間的函數，同時帶有光纖沿線溫度/應變分布的信息，散射光與脈沖光之間的時間延遲提供對光纖的位置信息的測量，散射光的強度提供對光纖的衰減的測量。在BOTDR中，由于布里淵散射受溫度和應變的影響，因此通過測量布里淵散射便可以得到溫度和應變信息。

布里淵光纖激光器是將光纖置于諧振腔內，利用光纖的布里淵增益而產生激光的。布里淵光纖環形激光器具有窄線寬、頻率穩定、增益方向敏感等優點，因此一直是人們研究的熱點。傳統的BOTDR采用泵浦光作為本振光，拍頻后的信號頻率為11GHz左右，對光電探測器的帶寬和靈敏度均提出了很高的要求，增大了檢測難度。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是，針對現有分布式布里淵光纖傳感系統中帶寬和靈敏度檢測存在檢測難度高的上述不足，提供一種基于相干檢測的分布式布里淵光纖傳感系統，輸出的布里淵激光線寬窄、頻率穩定，增加傳感精度。

本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種基于相干檢測的分布式布里淵光纖傳感系統，包括泵浦激光器和耦合器，泵浦激光器發出的激光經過耦合器分成兩路探測光，第一路探測光進入下臂光路的布里淵光纖環形激光器中，布里淵光纖環形激光器輸出的布里淵激光作為本振光；第二路探測光進入上臂光路的分布式布里淵光纖傳感器中，得到含有溫度和應變信息的背向布里淵信號光作為散射光；所述上臂光路的布里淵信號光（散射光）與下臂光路的布里淵激光（本振光）通過第二光耦合器進行混頻后連接至光電探測器，進行光電轉換，提取出含有光纖鏈路上的溫度和應變信息，實現長距離溫度和應力的同時測量。

按上述方案，所述布里淵光纖環形激光器包括第一光環形器、高非線性光纖、第一光耦合器以及偏振控制器，所述第一路探測光自第一光環形器的A端口，進入布里淵光纖環形激光器；所述高非線性光纖的一端與第一光環形器的B端口相連，另一端連接到耦合器；所述第一光環形器的C端口通過偏振控制器也連接到第一光耦合器；布里淵光纖環形激光器產生的布里淵激光從第一光耦合器輸出并進入第二光耦合器。

按上述方案，所述分布式布里淵光纖傳感器包括依次相連的電光調制器、EDFA，光濾波器，第二光環形器以及單模傳感光纖，所述第二路探測光經電光調制器調制為脈沖信號，運用EDFA放大，并經光濾波器濾除ASE噪聲后，經第二光環形器的B端口進入單模傳感光纖，得到含有溫度和應變信息的布里淵信號光（背向布里淵散射光）；同時，第二光環形器的C端口與所述第二光耦合器相連，分布式布里淵光纖傳感器產生的布里淵信號光通過第二光環形器的C端口輸出并進入第二光耦合器。

按上述方案，該分布式布里淵光纖傳感系統還包括與光電探測器相連的電譜分析儀，所述電譜分析儀用于顯示所得到的溫度和應變信息。

按上述方案，所述泵浦激光器為DFB激光器，用于分別為布里淵光纖環形激光器和分布式布里淵光纖傳感器提供泵浦光。

按上述方案，所述所述上臂光路的布里淵信號光與下臂光路的布里淵激光通過第二光耦合器（12）進行混頻后的頻率范圍在0.3~0.5GHz（差頻信號的頻率范圍）。