[發明專利]基于光量子反演的光纖傳感方法及系統

在審

• 申請號: 201710498438.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107271075A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 董宏利;劉高聯
• 申請（專利權）人: 廣州市禹成消防科技有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光量子反演的光纖傳感系統，其特征在于，包括：脈沖激光器、波分復用器、APD模塊、1×4光開關、傳感光纖和信號處理模塊；

其中，所述脈沖激光器與所述波分復用器的輸入端相連，所述傳感光纖與所述波分復用器的COM端相連，所述波分復用器的兩個輸出端分別接雙通道APD模塊的輸入端，所述APD模塊輸出端分別連接到所述信號處理模塊；所述脈沖激光器發出的脈沖光通過所述波分復用器進入所述傳感光纖并進入測溫現場，經測溫現場沿所述傳感光纖返回傳輸的散射光再進入所述波分復用器，在所述波分復用器中進行濾光輸出Stokes光和Anti-Stokes光，所述Stokes光和Anti-Stokes光分別進入兩個APD模塊完成光量子探測，最后所述信號處理模塊根據光量子數量反演得到入射光強，并對入射光強度進行累加平均、小波降噪和分析計算，得出光纖沿線溫度分布曲線，完成溫度解調。

2.如權利要求1所述的基于光量子反演的光纖傳感系統，其特征在于，所述脈沖激光器的中心波長為1550nm，脈沖寬度為10ns，重復頻率為10KHz，峰值功率為20W。

3.如權利要求1所述的基于光量子反演的光纖傳感系統，其特征在于，所述的波分復用器由中心波長為1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射光寬帶濾波片、中心波長為1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光寬帶濾波片和Rayleigh散射光濾波片構成。

4.如權利要求1所述的基于光量子反演的光纖傳感系統，其特征在于，所述傳感光纖為高導熱型62.5um多模傳感光纖。

5.如權利要求1至4任一項所述的基于光量子反演的光纖傳感系統，其特征在于，所述APD模塊由同一型號的兩個工作于蓋革模式的APD和恒溫控制電路等組成，兩個APD分別完成Stokes光和Anti-Stokes光雙通道光強檢測。

6.一種基于光量子反演的光纖傳感方法，其特征在于，包括以下步驟：

令APD模塊中的APD長期有效地工作于蓋革模式，使其具備光量子響應能力；

根據實際所需傳感長度，將激光器輸出分為近端脈沖和遠端脈沖，其中，遠端脈沖功率大于近端脈沖；

先遮蓋APD，完成暗計數值的存儲，再由信號處理模塊控制蓋革模式APD，完成背向散射光照下光量子響應電脈沖計數，結合暗計數值，反演得到實際入射光強度；

對實際入射光強度進行累加平均，完成預處理；

對經過預處理的數據做提升小波變換，獲得不同尺度下的小波系數；

對含噪信號的小波系數做閾值處理，去掉高頻小波系數；

對處理后的小波系數，進行小波逆變換，完成信號重構，得到干凈信號；

對干凈信號再做一定數量的累加平均，以得到更加好的降噪效果；

分別計算近端脈沖和遠端脈沖所負責傳感的數據點，最后拼接成一條完整的數據曲線，完成解調工作。