[發(fā)明專利]長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410133462.0
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN103954226B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘久林;陳佳利;楊中民
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于包括：窄線寬激光器（1）、光纖耦合器（2）、強(qiáng)度調(diào)制器（3）、鎖定放大器（4）、微波開關(guān)（5）、電脈沖發(fā)生模塊（6）、微波信號(hào)發(fā)生模塊（7）、第一光纖環(huán)形器（8）、光纖光柵（9）、第二光纖環(huán)形器（10）、相位調(diào)制器（11）、多頻率信號(hào)發(fā)生模塊（12）、傳感光纖（13）、光電探測器（14）、信號(hào)高速并行處理單元（15）；窄線寬激光器（1）的尾纖輸出和光纖耦合器2的輸入端口（2-1）相連，實(shí)現(xiàn)將激光分成兩路，其中一路經(jīng)光纖耦合器的第一輸出端口（2-2）與強(qiáng)度調(diào)制器的輸入端口（3-1）相連，強(qiáng)度調(diào)制器的DC電壓偏置端口（3-2）與鎖定放大器（4）連接，實(shí)現(xiàn)最佳工作點(diǎn)的自動(dòng)反饋穩(wěn)定控制，強(qiáng)度調(diào)制器的射頻輸入端口（3-3）與微波開關(guān)的輸出端（5-3）相連，微波開關(guān)的輸入端（5-1）與微波信號(hào)發(fā)生模塊（7）連接，微波開關(guān)的輸入端（5-2）與電脈沖發(fā)生模塊（6）連接；強(qiáng)度調(diào)制器3調(diào)制得到的高消光比寬帶移頻泵浦脈沖光由強(qiáng)度調(diào)制器的輸出端口（3-4）輸出，并連接到第一光纖環(huán)形器的輸入端口（8-1），第一光纖環(huán)形器（8）還有一端口（8-2）與實(shí)現(xiàn)濾波的光纖光柵（9）相連，第一光纖環(huán)形器的輸出端口（8-3）與第二光纖環(huán)形器的輸入端口（10-1）相連，實(shí)現(xiàn)將泵浦脈沖光注入到傳感光纖（13）中；光纖耦合器（2）分光的另一路經(jīng)其第二輸出端口（2-3）與相位調(diào)制器的輸入端口（11-1）相連，相位調(diào)制器的射頻輸入端口（11-2）與多頻率信號(hào)發(fā)生模塊（12）連接，相位調(diào)制器的輸出端口（11-3）輸出包含多頻率成份的探測連續(xù)光并注入到傳感光纖（13）中；探測連續(xù)光與泵浦脈沖光在傳感光纖（13）中相向傳輸后與第二光纖環(huán)形器的另一端口（10-2）相連，第二光纖環(huán)形器的輸出端口（10-3）連接光電探測器的輸入端口（14-1），光電探測器的輸出端口（14-2）與信號(hào)高速并行處理單元（15）相連，實(shí)現(xiàn)傳感信號(hào)的解調(diào)。

2.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于通過相位調(diào)制器（11）和多頻率信號(hào)發(fā)生模塊（12）構(gòu)建出一種布里淵增益拼接譜的光學(xué)結(jié)構(gòu)，使用包含多頻率成分的多頻率信號(hào)發(fā)生模塊（12）作用在相位調(diào)制器（11）上，實(shí)現(xiàn)調(diào)制探測連續(xù)光的相位，使得探測連續(xù)光中產(chǎn)生多光頻成分，通過控制探測連續(xù)光各光頻的幅度來調(diào)節(jié)各自對應(yīng)的布里淵增益譜幅度，拼接出所需譜寬和譜型的布里淵增益譜。

3.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于利用強(qiáng)度調(diào)制器（3）、鎖定放大器（4）、微波開關(guān)（5）、電脈沖發(fā)生模塊（6）、微波信號(hào)發(fā)生模塊（7）、第一光纖環(huán)形器（8）、光纖光柵（9）和第二光纖環(huán)形器（10）構(gòu)建泵浦脈沖光產(chǎn)生的光學(xué)結(jié)構(gòu)，獲取高消光比微波移頻泵浦脈沖光，進(jìn)而將產(chǎn)生布里淵放大效應(yīng)兩束光的頻差固定在布里淵增益拼接譜斜邊線性區(qū)域中間，把應(yīng)變導(dǎo)致的布里淵增益拼接譜的漂移轉(zhuǎn)化為探測光功率的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分布式動(dòng)態(tài)、靜態(tài)應(yīng)變的定量測量。

4.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于所述窄線寬激光器（1）的線寬小于1MHz。

5.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于所述光纖光柵（9）為布拉格短周期光纖光柵，其反射中心波長選擇定制在泵浦光脈沖的微波寬帶移頻下頻帶范圍內(nèi)；通過溫度或應(yīng)變施加在光纖光柵上，進(jìn)行反射中心波長的調(diào)諧。

6.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于所述光纖光柵（9）此處光纖光柵也可由窄帶濾波器替代。

7.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于所述光電探測器（14）響應(yīng)帶寬高于100MHz。

8.如權(quán)利要求1所述長距離分布式大測量范圍快速響應(yīng)光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感裝置，其特征在于所述信號(hào)高速并行處理單元（15）采樣速率為100MS/s以上。