[發(fā)明專利]一種超長距離分布式光纖傳感模擬測試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610689371.4
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN106323345B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 張益昕;孫振鉷;張旭蘋;單媛媛;喬葦巖;牛紀輝
• 申請（專利權）人: 南京發(fā)艾博光電科技有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D5/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種超長距離分布式光纖傳感模擬測試系統(tǒng)，包括光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，還包括可控循環(huán)傳感模塊，所述可控循環(huán)傳感模塊包括光開關、第一摻鉺光纖放大器、耦合器、環(huán)形器、傳感單元、第二摻鉺光纖放大器、光濾波器、延時光纖、光電探測器和示波器；其中，

光纖傳感系統(tǒng)，用于產生探測光脈沖和環(huán)路電脈沖，探測光脈沖輸出至光開關的第二輸入端，環(huán)路電脈沖用于控制光開關的切換順序，當環(huán)路電脈沖為高電平時，打開光開關的第二輸入端至輸出端的通路，當環(huán)路電脈沖為低電平時，打開光開關的第一輸入端至輸出端的通路；

光開關，用于根據(jù)環(huán)路電脈沖的控制，將探測光脈沖由其第二輸入端輸入、并由其輸出端輸出至第一摻鉺光纖放大器；

第一摻鉺光纖放大器，用于將探測光脈沖進行放大，輸出放大后的探測光脈沖至耦合器；

耦合器，用于將放大后的探測光脈沖分成兩路：第一路探測光脈沖和第二路探測光脈沖；第一路探測光脈沖輸入至環(huán)形器，第二路探測光脈沖輸入至光電探測器；

環(huán)形器，用于將第一路探測光脈沖由其第一端口輸入，并由其第二端口注入至傳感單元；

傳感單元，用于將第一路探測光脈沖傳輸至第二摻鉺光纖放大器，傳輸過程中產生散射和/或反射的信號光，該信號光由環(huán)形器的第二端口輸入，并由環(huán)形器的第三端口輸出至光纖傳感系統(tǒng)；

第二摻鉺光纖放大器，用于將第一路探測光脈沖放大后輸出至光濾波器；

光濾波器，用于濾除放大后的第一路探測光脈沖中的放大自發(fā)輻射噪聲，將濾除噪聲后的第一路探測光脈沖輸入到延時光纖；

延時光纖，用于將延時后的第一路探測光脈沖作為循環(huán)的探測光脈沖由光開關的第一輸入端輸入、并由光開關的輸出端輸出繼續(xù)循環(huán)在可控循環(huán)傳感模塊中；延時光纖延長第一探測光脈沖傳輸?shù)焦忾_關的第一輸入端的時間，以保證散射和/或反射的信號光傳輸?shù)江h(huán)形器的第三端口時，循環(huán)的探測光脈沖還未到達環(huán)形器的第二端口；

光電探測器，用于將接收的第二路探測光脈沖進行光電轉換，將第二路探測光脈沖對應的電脈沖輸出到示波器；

示波器，用于顯示光電探測器輸出的電脈沖。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種超長距離分布式光纖傳感模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)路電脈沖和探測光脈沖的周期同步，環(huán)路電脈沖超前于探測光脈沖，使得探測光脈沖在到達光開關的第二輸入端之前已經打開光開關的第二輸入端至輸出端的通路；環(huán)路電脈沖寬度大于探測光脈沖，使得探測光脈沖在光開關的第二輸入端導通時通過光開關。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種超長距離分布式光纖傳感模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，通過控制環(huán)路電脈沖和探測光脈沖的周期，從而控制探測光脈沖在環(huán)路中循環(huán)的次數(shù)，循環(huán)的次數(shù)決定最終模擬的探測距離。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種超長距離分布式光纖傳感模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，耦合器的分光比為90:10。

5.基于權利要求1-4中任一項所述的一種超長距離分布式光纖傳感模擬測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采用光纖傳感系統(tǒng)產生探測光脈沖和環(huán)路電脈沖，環(huán)路電脈沖用來提前控制光開關的第二輸入端導通，探測光脈沖由光開關的第二輸入端輸出至第一摻鉺光纖放大器進行放大；光開關的第二輸入端的導通時間為t3，經過t3后控制光開關的第一輸入端至輸出端的通路為打開；探測光脈沖寬度為t2, 環(huán)路電脈沖寬度為t3，t3>t2；

步驟二、將放大后的探測光脈沖分成兩路：第一路探測光脈沖和第二路探測光脈沖，第一路探測光脈沖注入至環(huán)形器的第一端口，由環(huán)形器的第二端口輸出至傳感單元；第二路探測光脈沖輸入至光電探測器，光電探測進行光電轉換，將第二路探測光脈沖對應的電脈沖輸出到示波器，在光纖傳感系統(tǒng)發(fā)出的單個探測光脈沖周期內，通過觀察電脈沖峰值來檢測第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器對環(huán)路損耗的彌補程度，調節(jié)第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器的輸出功率，使得示波器上的電脈沖的峰值相同，完成對環(huán)路損耗的彌補；環(huán)路是指當光開關的第一輸入端為導通時，光開關、第一摻鉺光纖放大器、耦合器、環(huán)形器、傳感單元、第二摻鉺光纖放大器、光濾波器和延時光纖所形成的環(huán)路；

步驟三、第一路探測光脈沖經傳感單元傳輸至第二摻鉺光纖放大器，傳輸過程中產生散射和/或反射的信號光，該信號光由環(huán)形器的第二端口輸入，并由環(huán)形器的第三端口輸出至光纖傳感系統(tǒng)；第一路探測光脈沖從進入傳感單元到第一路探測光脈沖在傳感單元中產生的所有的信號光都返回到環(huán)形器的第二端口的時間為t0，第一路探測光脈沖在傳感單元中傳輸?shù)臅r間為t0/2；

步驟四、將第一路探測光脈沖放大、濾波后進入到延時光纖，將延時后的第一路探測光脈沖作為循環(huán)的探測光脈沖由光開關的第一輸入端輸入、并由光開關的輸出端輸出；完成一次循環(huán)，整個循環(huán)過程中探測光脈沖傳輸所消耗的時間為t4,t4>t0；

步驟五、若要使得探測光脈沖在環(huán)路中完成N次循環(huán)，控制環(huán)路電脈沖的周期T> N*t4,環(huán)路中循環(huán)的第N+1個探測光脈沖在進入光開關之前將光開關的第二輸入端至輸出端的通路打開，這樣就將環(huán)路中的探測光脈沖阻隔在光開關處衰減掉，在光纖傳感系統(tǒng)發(fā)出的單個探測光脈沖周期內就可以得到將現(xiàn)有傳感距離延長到N倍的傳感數(shù)據(jù)。