[發明專利]一種自外差單端矢量BOTDA動態應變測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201610216540.2
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105783758B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 李永倩;張立欣;安琪;何玉鈞;胡智奇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01D5/353
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

1.一種自外差單端矢量BOTDA動態應變測量方法，其特征是，所述方法利用窄線寬激光器(LD)通過保偏耦合器(PCO)輸出三路連續光，一路經聲光移頻器(AOFS)產生下移頻的連續光，一路直接輸出作為脈沖基底光，一路經編碼脈沖模塊輸出雙邊帶結構的Simplex編碼脈沖光，將三路光信號耦合后形成的的合成光信號從傳感光纖(FUT)的一端入射，以脈沖基底光在傳感光纖(FUT)中產生的背向瑞利散射光作為探測光、Simplex編碼脈沖光作為泵浦光、下移頻的連續光在傳感光纖(FUT)中產生的背向瑞利散射光作為本振光，將探測光與泵浦光發生受激布里淵散射作用所形成的攜帶受激布里淵散射信息的探測光與本振光引入光電檢測器(PD)中進行自外差檢測，并提取出自外差檢測所得電信號中的同相及正交分量，然后根據正交分量和同相分量的商與受激布里淵散射相移之間的反正切函數關系，求得受激布里淵散射相移值，最后根據受激布里淵散射相移與動態應變的對應關系曲線解調出相應的動態應變值。

2.根據權利要求1所述的一種自外差單端矢量BOTDA動態應變測量方法，其特征是，所述受激布里淵散射相移與動態應變的對應關系曲線通過標定獲得，并存儲在計算機中的數據庫中。

3.根據權利要求1或2所述的一種自外差單端矢量BOTDA動態應變測量方法，其特征是，根據受激布里淵散射相移與動態應變的對應關系曲線解調出相應的動態應變值，具體步驟如下：

i、當環境溫度與標定時溫度相同時，獲取的受激布里淵散射相移值所對應的應變值即為當前動態應變值；

ii、當環境溫度與標定時溫度不同時，先根據變化后的布里淵頻移對受激布里淵散射相移與動態應變的對應關系曲線做出相應的修改，然后根據修改后的關系曲線獲取動態應變值。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種自外差單端矢量BOTDA動態應變測量方法使用的測量裝置，其特征是，構成中包括窄線寬激光器(LD)、保偏耦合器(PCO)、聲光移頻器(AOFS)、編碼脈沖模塊、耦合器(CO)、摻鉺光纖放大器(EDFA)、光柵濾波器(GF)、光環行器(OC)、擾偏器(PS)、傳感光纖(FUT)、振動源(VBS)、光濾波器(OF)、光電檢測器(PD)、正交相位解調器(IQ)、數據采集卡(DAQ)和計算機(COM)，所述窄線寬激光器(LD)通過保偏耦合器(PCO)輸出三路連續光，第一路連續光經聲光移頻器(AOFS)接耦合器(CO)的第一輸入光口，第二路連續光接耦合器(CO)的第二輸入光口，第三路連續光經編碼脈沖模塊接耦合器(CO)的第三輸入光口，耦合器(CO)的輸出光口依次經摻鉺光纖放大器(EDFA)、光柵濾波器(GF)接光環行器(OC)的第一光口，光環行器(OC)的第二光口經擾偏器(PS)接傳感光纖(FUT)與振動源(VBS)，光環行器(OC)的第三光口依次經光濾波器(OF)、光電檢測器(PD)、正交相位解調器(IQ)和數據采集卡(DAQ)接計算機(COM)。

5.根據權利要求4所述的一種自外差單端矢量BOTDA動態應變測量方法使用的測量裝置，其特征是，所述聲光移頻器(AOFS)對保偏耦合器(PCO)輸出的第一路光信號進行移頻調制時，輸出頻率為ν₀-ν_IF的下移頻連續光，其中ν₀為窄線寬激光器的中心頻率，ν_IF為聲光移頻器的驅動頻率、頻率范圍為200MHz～1GHz。