[發明專利]融合拉曼放大效應的光纖拉曼頻移器的全分布光纖傳感器

無效

• 申請號: 201210038827.2
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102564642A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張在宣;康娟;張文平;李晨霞;余向東;王劍鋒;張文生;金尚忠
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，尤其涉及一種光纖拉曼溫度傳感器。

背景技術

近年來，利用光纖拉曼散射光強度受溫度調制的效應和光時域反射（OTDR）原理研制成分布式光纖拉曼溫度傳感器,?它可以在線實時預報現場的溫度和溫度変化的取向，在線監測現場溫度的變化，在一定的溫度范圍設置報警溫度，是一種本質安全型的線型感溫探測器，由分布式光纖拉曼溫度傳感器組成的在線監測傳感網已在電力工業、石化企業、大型土木工程和在線災害監測等領域成功地應用。

在分布式光纖傳感網的研究和實際應用中，存在長距離、高精度和高分辨率傳感的重大需求；還存在多參量傳感問題。

張在宣于2009年提出《全分布式光纖瑞利與拉曼散射光子應變、溫度傳感器》（中國發明專利：ZL200910099463.7，2010年9月29日授權），僅適用于中、短程100m-15km在線溫度監測，不能完全滿足近年來石油管道、傳輸電力電纜的安全健康監測，對遠程、超遠程自校正分布式光纖拉曼溫度傳感器的迫切需求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種融合拉曼放大效應的光纖拉曼頻移器的全分布光纖傳感器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的，一種融合拉曼放大效應的光纖拉曼頻移器的全分布光纖傳感器，其特征是包括光纖脈沖激光器，光纖分路器，由單模光纖和1660nm濾光器組成的光纖拉曼頻移器，延時光纖，光纖合波器，光纖波分復用器，傳感光纖，光纖窄帶反射濾光器，光電接收模塊，數字信號處理器和工控機。光纖脈沖激光器發出激光脈沖通過光纖分路器分成兩束，其中一束1550nm波段的激光進入光纖拉曼頻移器，經頻移13.2THz到1660nm波段作為寬光譜探測光源，經光纖合波器的輸出端口進入光纖波分復用器，另一束1550nm波段的激光作為泵浦光源，經延時光纖，通過光纖合波器的輸出端口進入光纖波分復用器，光纖波分復用器具有四個端口，它的輸入端口通過光纖合波器15與光纖拉曼頻移器輸出的探測光源和另一束1550nm泵浦光源相連，COM輸出端口與傳感光纖相連，在傳感光纖中產生拉曼放大的1660nm波段寬光譜反向瑞利散射光經光纖波分復用器的一個輸出端口與光電接收模塊的一個輸入端口相連，經光電轉換放大后輸入數字信號處理器的一個端口；?在傳感光纖中產生拉曼放大的1550nm波段寬光譜反向反斯托克斯拉曼散射光經光纖波分復用器的另一個輸出端口經與光纖窄帶反射濾光器相連，扣除激光的1550nm瑞利散射光后與光電接收模塊的另一個輸入端口相連，經光電轉換放大后輸入數字信號處理器的另一個端口，數字信號處理器與工控機相連。經數字信號處理器與工控機解調后得到傳感光纖各點的溫度和應變信息。

本發明中，所說的脈沖激光器的中心波長為1550nm，光譜寬度為0.2nm，激光脈沖寬度為10-30ns可調，峰值功率為1-100W可調，重復頻率為500Hz-1.5KHz可調。

本發明中，所說的光纖拉曼頻移器中1660nm濾光器的中心波長為1660nm，光譜帶寬28nm，透過率98%，對1550nm激光的隔離度>45dB。

本發明中，所說的光纖分路器的分支比為80/20，光纖合波器（15）的分支比為60/40。

本發明中，所說的延時光纖長度L為1.020km?>L>1km?G652通信單模光纖。

本發明中，所說的光纖窄帶反射濾光片的中心波長為中心波長為1550nm，光譜寬度為0.5nm，反射率99%，對1550nm激光的隔離度>45dB。

本發明中，所說的傳感光纖是長度為60km的G652通信單模光纖或LEAF光纖。傳感光纖既是傳輸介質又是傳感介質，鋪設在測溫現場不帶電，抗電磁干擾，耐輻射，耐腐蝕。

本發明中，所說的光纖窄帶反射濾光片的中心波長為中心波長為1550nm，光譜寬度為0.5nm，反射率99%，對1550nm激光的隔離度>45dB。