[發明專利]融合混沌光源和相干探測的復合型分布式光纖傳感方法及系統

有效

• 申請號: 201610079829.4
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105699050B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 陳勐勐;顏森林
• 申請（專利權）人: 南京曉莊學院
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及一種光纖傳感方法及系統，尤其涉及一種融合混沌光源和相干探測的復合型分布式光纖傳感方法及系統。

背景技術

光時域反射儀(OTDR)利用背向散射/反射信號對光纖鏈路中的故障點進行監測，這種技術可以方便的對光纖沿線的損耗、外界擠壓、沖擊、振動等參數進行無損傷測量，并能反饋出對應故障點的位置信息，在學術研究、工業生產和社會生活中有著廣泛的研究和應用，在光纖通信、光纖傳感行業中有重要的地位。

傳統的OTDR技術通常是光源端發射探測光脈沖，通過監測反射/散射回探測端光信號的功率來得到故障點的距離信息和損耗、應變等參數信息。這一技術的缺陷在于其分辨率受光脈沖寬度的限制，其傳感距離受探測光脈沖功率的限制，分辨率和傳感距離是這項技術中的一對矛盾，很難兼得。近年來有研究單位提出基于混沌光源的光時域反射儀的測量方法，這種方法的分辨率決定于探測器和采集卡的帶寬，可將分辨率提高到厘米甚至毫米量級，但是此方法也有自身的缺陷，一般對光纖損耗較為靈敏，對應變、偏振等的響應靈敏度不太理想。如何充分利用上述兩種傳感方法的優勢，獲得一套高分辨率、高靈敏度的測量方案是本發明專利要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是，提供一種高靈敏度的分布式光纖傳感方法，并基于這種方法提出一種融合混沌光源和相干探測的復合型分布式光纖傳感方法及系統，以克服現有技術方案的不足。

本發明的所述融合混沌光源和相干探測的復合型分布式光纖傳感系統的測量系統是指一套系統可以實現兩種測量方案，一種是基于相干探測的分布式光時域傳感方法(下簡稱相干光時域反射儀)，另一種是基于混沌光信號的分布式光時域傳感方法(下簡稱混沌光時域反射儀)。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：融合混沌光源和相干探測的復合型分布式光纖傳感系統，該系統包括激光器、偏振控制模塊、第一光開關、第一耦合器、脈沖調制加擾偏器、第二耦合器、反饋裝置、第三耦合器、第二光開關、光放大器、環形器、光纖、第三光開關、第四耦合器、第四光開關、第五光開關、平衡光電探測器、數據采集模塊、數據分析處理模塊和顯示器；根據監測需要選擇使用相干光時域反射儀或混沌光時域反射儀；光路連接方式如下：激光器模塊與偏振控制模塊相連后接第一光開關(1×2：1個輸入端口，2個輸出端口)的輸入端口；第一光開關的第1輸出端口接第一耦合器輸入端口(1×2：1個輸入端口，2個輸出端口)；第一耦合器設有兩路輸出，其中一路輸出經脈沖調制加擾偏器接第二光開關(2×1：2個輸入端口，1個輸出端口)的第1輸入端口，另一路輸出接到第四耦合器(2×2：2個輸入端口，2個輸出端口)的第1輸入端口；第一光開關的第2個輸出端口接第二耦合器(1×2：1個輸入端口，2個輸出端口)的輸入端口，第二耦合器具有兩路輸出端，其中一路輸出接第三耦合器(1×2：1個輸入端口，2個輸出端口)的輸入端口，另一路輸出接到反饋裝置；第三耦合器第1路輸出端口接第二光開關(2×1：2個輸入端口，1個輸出端口)的第2路輸入端口，第三耦合器第2輸出端口接第四光開關第2輸入端口；第二光開關的輸出端口接EDFA放大器，EDFA的輸出端口接環形器的第1端口，環形器的第2端口接待測光纖，環形器的第3端口接第三光開關(1×2：1個輸入端口，2個輸出端口)的輸入端口；第三光開關的第1個輸出端口與第四耦合器的第1輸入端口相連，第三光開關的第2輸出端口與第五光開關(2×1：2個輸入端口，1個輸出端口)的第2個輸入端口相連；第四耦合器具有兩路輸出端分別接第四光開關和第五光開關的第1個輸入端口；第四光開關和第五光開關的輸出端口分別接到光電探測器的兩個光耦合輸入端；光電探測器的輸出端口連接數據采集模塊的數據采集輸入端口；數據采集模塊的輸出端連接數據分析處理模塊；數據分析處理模塊的輸出端口連接顯示模塊。