[發明專利]基于Bark序列的BOTDR系統及其長距離探測方法

有效

• 申請號: 201410182920.X
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103954378B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李密;陳章;張旭蘋;陳海生;路元剛;焦文祥
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

1.基于Bark序列的BOTDR系統長距離探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A、將連續光分成一路作為探測光的連續光和另一路作為相干本振光的連續光；

步驟B、首先生成一組雙極性Bark序列，將所述雙極性Bark序列分成兩組單極性Bark序列；再對所述作為探測光的連續光利用一組單極性Bark序列控制電場進行光強度調制，調制后獲得一組單極性Bark序列的光脈沖信號；

步驟C、將所述一組單極性Bark序列的光脈沖信號放大后注入光纖,以獲得沿光纖分布的后向布里淵散射光信號；將根據作為相干本振光的連續光獲得的本振光信號與所述后向布里淵散射光信號耦合相干獲得布里淵散射光信號，經光電轉換得到的布里淵散射電信號后，進行掃頻、濾波放大獲得后向布里淵散射電信號AH_k；

步驟D、將步驟B中另一組單極性Bark序列重復步驟B和步驟C，以獲得后向布里淵散射電信號NAH_k；

步驟E、將所得的后向布里淵散射電信號AH_k和NAH_k進行相關，獲得沿光纖分布的布里淵散射功率曲線；根據所述布里淵散射功率曲線獲取沿光纖分布每一點處的布里淵頻移，再根據布里淵頻移得到光纖周圍溫度或應變的變化；

其中，所述步驟E中對所述布里淵散射功率曲線進行尋峰獲取每一點處的布里淵頻移，具體為：

步驟E-1、將在所述布里淵散射功率曲線上取一段連續點的布里淵功率譜相加求平均，作為標準數據；

步驟E-2、將所述布里淵散射功率曲線上每一點處的布理淵功率譜與所得標準數據做相關運算，得到沿光纖每一點處的布理淵功率譜與標準數據的相關程度；

步驟E-3、選取所述相關運算結果中相關程度最高的點，即為每一點的布里淵頻移。

2.根據權利要求1所述基于Bark序列的BOTDR系統長距離探測方法，其特征在于：所述步驟C中將作為相干本振光的連續光進行偏振態隨機化，得到光偏振態平均分布的本振光信號。

3.根據權利要求2所述基于Bark序列的BOTDR系統長距離探測方法，其特征在于：所述步驟B中雙極性Bark序列的序列長度為7位或11位或13位。

4.根據權利要求3所述基于Bark序列的BOTDR系統長距離探測方法，其特征在于：所述步驟C中本振光信號與后向布里淵散射光信號耦合相干獲得由差頻部分組成的布里淵散射光信號。

5.根據權利要求4所述基于Bark序列的BOTDR系統長距離探測方法，其特征在于：所述步驟C中掃頻過程以布里淵散射電信號的中心頻率為基準，掃頻范圍設置為正負100MHz，掃頻間隔為5MHz。

6.基于1至5任一項權利要求所述基于Bark序列的BOTDR系統長距離探測方法的系統，包括光源模塊、第一耦合器、光偏振擾動模塊、電光調制模塊、光脈沖放大模塊、環形器、第二耦合器、光探測模塊、掃頻模塊、濾波模塊、放大模塊、信號處理模塊，其中所述光源模塊與第一耦合器相連；所述第一耦合器分別與電光調制模塊、光偏振擾動模塊相連；所述電光調制模塊與光脈沖放大模塊、環形器依次相連；所述環形器的一端連入光纖后與第二耦合器相連；所述光偏振擾動模塊與第二耦合器相連；所述第二耦合器與光探測模塊、掃頻模塊、濾波模塊、放大模塊、信號處理模塊依次相連；其特征在于：所述電光調制模塊包括電光強度調制模塊和與電光強度調制模塊相連的Bark序列發生模塊，通過Bark序列發生模塊生成的兩組單極性Bark序列分別控制電光強度調制模塊的電場，以獲得兩組單極性Bark序列的光脈沖信號；通過所述兩組單極性Bark序列的光脈沖信號分別進行布里淵相干探測獲得兩組后向布里淵散射電信號；所述信號處理模塊對所述兩組后向布里淵散射電信號進行相關后分析處理獲得布里淵頻移，根據所述布里淵頻移得到光纖周圍溫度或應變的變化。