[發(fā)明專利]混沌相關(guān)法定位的布里淵分布式光纖傳感裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610305960.8
• 申請(qǐng)日: 2016-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN105783762B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建忠;張明江;劉毅;王云才;張明濤;馮昌坤;李鑄平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式光纖傳感技術(shù)，具體為混沌相關(guān)法定位的布里淵分布式光纖傳感裝置及方法。

背景技術(shù)

分布式光纖傳感器，由于一次可獲取遠(yuǎn)程、大容量的傳感數(shù)據(jù)，已被廣泛應(yīng)用于地鐵、隧道、大壩、電網(wǎng)等重要基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)。基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)，因能實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量，目前成為了分布式光纖傳感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)，通常采用光脈沖信號(hào)作為探測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳感光纖的連續(xù)測(cè)量。但利用脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)光纖溫度或應(yīng)變的定位，本質(zhì)上，存在著測(cè)量距離和空間分辨率之間無法調(diào)和的矛盾。這是因?yàn)椋黾犹綔y(cè)脈沖的脈沖寬度可增加脈沖光功率，提高測(cè)量距離，但會(huì)嚴(yán)重降低距離分辨率，致使時(shí)域系統(tǒng)的空間分辨率在1米左右。中國(guó)專利ZL201110217936.6提出一種混沌激光相關(guān)布里淵光時(shí)域分析器專利，通過混沌激光信號(hào)替代脈沖信號(hào)，利用混沌激光相關(guān)法實(shí)現(xiàn)光纖溫度或應(yīng)變的定位，可解決上述的矛盾問題。但是，該專利要求其中一路混沌激光信號(hào)，既要作為本地參考光與另一路泵浦光進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)光纖溫度或應(yīng)變的定位，也要同時(shí)作為探測(cè)光與泵浦光實(shí)現(xiàn)布里淵光相干放大，通過相干光外差獲取布里淵增益譜從而感知光纖溫度或應(yīng)變的變化。正因如此，該專利每次測(cè)量只能對(duì)光纖上單獨(dú)一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離溫度或應(yīng)變的連續(xù)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的每次測(cè)量只能對(duì)光纖上單獨(dú)一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離溫度或應(yīng)變的連續(xù)測(cè)量的問題，提供一種混沌相關(guān)法定位的布里淵分布式光纖傳感裝置及方法。本發(fā)明利用混沌激光相關(guān)法實(shí)現(xiàn)溫度或應(yīng)變的定位，以及利用混沌布里淵光時(shí)域分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫度或應(yīng)變的測(cè)量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度或應(yīng)變的高空間分辨率、長(zhǎng)距離的連續(xù)測(cè)量。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：混沌相關(guān)法定位的布里淵分布式光纖傳感裝置，包括混沌激光器（1）、1×2第一光纖耦合器（2）、第一高速電光調(diào)制器（3）、微波信號(hào)源（4）、光擾偏器（5）、光隔離器（6）、第一光放大器（7）、傳感光纖（8）、光環(huán)行器（9）、第二高速電光調(diào)制器（10）、脈沖發(fā)生器（11）、1×2第二光纖耦合器（12）、第二光放大器（13）、第三光放大器（14）、1×2第三光纖耦合器（15）、第一光帶通濾波器（16）、第二光帶通濾波器（17）、第一光電探測(cè)器（18）、第二光電探測(cè)器（19）、第三光電探測(cè)器（20）、數(shù)據(jù)采集卡（21）、計(jì)算機(jī)（22）；

其中，混沌激光器（1）的出射端與1×2第一光纖耦合器（2）的入射端連接；

1×2第一光纖耦合器（2）的第一個(gè)出射端通過單模光纖跳線與第一高速電光調(diào)制器（3）的入射端連接；第一高速電光調(diào)制器（3）的出射端通過單模光纖跳線與光擾偏器（5）的入射端連接；微波信號(hào)源（4）的信號(hào)輸出端與第一高速電光調(diào)制器（3）的信號(hào)輸入端連接；光擾偏器（5）的出射端通過單模光纖跳線與光隔離器（6）的入射端連接；光隔離器（6）的出射端通過單模光纖跳線與第一光放大器（7）的入射端連接；第一光放大器（7）的出射端與傳感光纖（8）的一端連接；

1×2第一光纖耦合器（2）的第二個(gè)出射端通過單模光纖跳線與第二高速電光調(diào)制器（10）的入射端連接；第二高速電光調(diào)制器（10）的出射端通過單模光纖跳線與1×2第二光纖耦合器（12）的入射端連接；脈沖發(fā)生器（11）的信號(hào)輸出端與第二高速電光調(diào)制器（10）的信號(hào)輸入端連接；1×2第二光纖耦合器（12）的第一個(gè)出射端通過單模光纖跳線與第二光放大器（13）的入射端連接；第二光放大器（13）的出射端通過單模光纖跳線與光環(huán)行器（9）的入射端連接；光環(huán)行器（9）的反射端與傳感光纖（8）的另一端連接；

1×2第二光纖耦合器（12）的第二個(gè)出射端利用一根單模光纖跳線與第一光電探測(cè)器（18）的入射端連接；

光環(huán)行器（9）的出射端通過單模光纖跳線與第三光放大器（14）的入射端連接；第三光放大器（14）的出射端與1×2第三光纖耦合器（15）的入射端連接；