[發明專利]一種分布式光纖溫度和應變傳感裝置

在審

• 申請號: 201711466517.X
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108020250A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 劉航杰;謝怡敏;胡逸波
• 申請（專利權）人: 浙江杰昆科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 胡擁軍

本發明實施例公開了一種分布式光纖溫度和應變傳感裝置，包括控制模塊、脈沖光信號產生模塊、連續光信號產生模塊、探測模塊、測試光纖模塊和波分復用器；脈沖光信號產生模塊與測試光纖模塊連接，連續光信號產生模塊與測試光纖模塊連接；脈沖光信號產生模塊與連續光信號產生模塊連接，脈沖光信號產生模塊還通過波分復用器與探測模塊連接；控制模塊分別與脈沖光信號產生模塊、連續光信號產生模塊和探測模塊連接，并控制脈沖光信號產生模塊、連續光信號產生模塊和探測模塊之間的光信號傳輸。本發明實施例能夠發揮BOTDR、BOTDA和DTS的技術優勢，實現快速、單端、雙端、高精度對光纖溫度和應變同時測量功能。

技術領域

本發明涉及光纖傳感器領域，具體涉及一種分布式光纖溫度和應變傳感裝置。

背景技術

光纖傳感技術以光波為載體，光纖為媒質，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術，具有測量靈敏度高、動態范圍寬、抗電磁干擾、耐腐蝕和體積小巧等優點。分布式光纖傳感器是光纖傳感器技術的一種，它利用光纖同時作為傳感敏感元件和傳輸信號介質，一次測量就可以獲取整個光纖區域內被測量信息(如溫度、應變)的分布圖，因此得到了迅速的發展和實用化。

在光纖溫度、應變測量領域，光纖布里淵光時域分析儀(BOTDA)、光纖布里淵光時域反射儀(BOTDR)、拉曼光纖傳感器(DTS)是三種主要的分布式光纖傳感器，三者各有優缺點和實現的技術方案。DTS技術采用單端測量的方式實現光纖溫度快速測量，但是測量距離有限；BOTDR和BOTDA技術都利用了光纖布里淵散射，不過測試方式不同，BOTDR技術測量精度和距離不高，但是其采用單端測量的方式簡單易行，即使被測光纖發生意外損壞或斷裂，也不影響設備的正常工作；而BOTDA屬于雙端測量，需要被測光纖形成環路，具有很高的測量精度，但是當被測光纖被損壞或斷裂而不能形成測量環路時，設備將不能工作。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的旨在于提供一種分布式光纖溫度和應變傳感裝置。

本發明實施例提供的一種分布式光纖溫度和應變傳感裝置，包括控制模塊、脈沖光信號產生模塊、連續光信號產生模塊、探測模塊、測試光纖模塊和波分復用器；

脈沖光信號產生模塊與測試光纖模塊連接，連續光信號產生模塊與測試光纖模塊連接；

脈沖光信號產生模塊與連續光信號產生模塊連接，脈沖光信號產生模塊還通過波分復用器與探測模塊連接；

控制模塊分別與脈沖光信號產生模塊、連續光信號產生模塊和探測模塊連接，并控制脈沖光信號產生模塊、連續光信號產生模塊和探測模塊之間的光信號傳輸。

優選地，測試光纖模塊包括測試光纖。

優選地，脈沖光信號產生模塊包括第一激光器、第一耦合器、第一調制器、第一光纖放大器、第一濾波器、偏振控制器和三端口環形器；第一激光器與第一耦合器的輸入端連接，第一耦合器的第一輸出端與第一調制器的輸入端連接，第一調制器的輸出端與第一光纖放大器的輸入端連接，第一光纖放大器的輸出端與第一濾波器的輸入端連接，第一濾波器的輸出端與偏振控制器的輸入端連接，偏振控制器的輸出端與三端口環形器的第一端口連接，三端口環形器的第二端口與測試光纖的第一端口連接。

優選地，探測模塊包括第一光開關、第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、數據采集器、第二耦合器和低通濾波器；第一光開關的第一輸出端與第二耦合器的第一輸入端連接，第一光電探測器的輸出端與數據采集器的第一輸入端連接，第一光開關的第二輸出端與第二光電探測器的輸入端連接，第二光電探測器的輸出端與數據采集器的第二輸入端連接，第二耦合器的第一輸出端和第二輸出端分別與第三光電探測器的第一輸入端和第二輸入端連接，第三光電探測器的輸出端與低通濾波器的輸入端連接，低通濾波器的輸出端與數據采集器的第三輸入端連接。