[實用新型]一種全分布式光纖溫度及應力傳感系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN207007372U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 余志華;戴昊龍;張明宇;張齊
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01L1/24
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 郝明琴

技術領域

本實用新型涉及分布式光纖傳感領域，尤其涉及一種全分布式光纖溫度及應力的傳感系統(tǒng)。

背景技術

當光在光纖中傳播時，如果外界環(huán)境發(fā)生變化，光在光纖中的一些參量會因此而改變，比如光速、相位，甚至光的偏振態(tài)也會因此而變化。通過測量傳輸光纖中的這些光參量便可以獲得相應的物理量，我們將這種利用光纖來做傳感器的技術，稱之為光纖傳感技術。

分布式光纖傳感技術以光纖作為傳感原件，光纖本身就是傳遞信息的媒介，而且又同時具有傳感的功能，因此具有傳統(tǒng)電量型傳感器所無法比擬的優(yōu)勢。光纖的覆蓋面廣，可以用于測量整個傳感光纖覆蓋范圍內的溫度和應力。

傳統(tǒng)的傳感器大多是電量型的，測量范圍小，應用狹窄。相比之下，光纖傳感器的傳感器是光纖，光纖本身結構穩(wěn)定、抗電磁干擾、耐腐蝕、體積小、價格低廉，此外光纖的覆蓋面廣，可以進行大范圍，空間分布廣的系統(tǒng)做測量。基于以上優(yōu)點，分布式光纖傳感自20世紀70年代末以來，得到了廣泛的發(fā)展，出現(xiàn)了基于時域光反射的瑞利時域光反射(OTDR)、拉曼時域光反射(ROTDR)、布里淵時域光反射(BOTDR)等，目前基于拉曼時域光反射(ROTDR)的技術已經十分成熟，基于瑞利散射的時域光反射(OTDR)的技術是十分常見的分布式光纖傳感技術。

但是無論是瑞利時域光反射(OTDR)、拉曼時域光反射(ROTDR)還是布里淵時域光反射(BOTDR)技術，都不能在單根光纖上同時對應力和溫度進行全分布式測量。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的實施例提供了一種結合了ROTDR技術和COTDR技術，在單根光纖上同時對應力和溫度進行全分布式測量的全分布式光纖溫度及應力的傳感系統(tǒng)。

本實用新型的實施例提供一種全分布式光纖溫度及應力傳感系統(tǒng)，包括第一耦合器和與所述第一耦合器的輸入端連接的激光發(fā)射裝置，所述第一耦合器的兩個輸出端分別與第一光路和第二偏振控制器的輸入端連接，還包括第一輸入端與所述第一光路的輸出端連接的第二耦合器，所述第二耦合器的輸出端與拉曼波分復用器連接，且所述第二耦合器的第二輸入端和所述第二偏振控制器的輸出端分別與第三耦合器的二輸入端連接，所述第三耦合器的二輸出端均與平衡光電檢測器的輸入端連接，所述拉曼波分復用器與傳感光纖連接的同時，其反斯托克斯光端口和斯托克斯光端口分別與雪崩二極管的二輸入端連接，所述雪崩二極管和所述平衡光電檢測器均用于將光信號轉換成電信號，且其輸出端均與數(shù)據(jù)采集器的輸入端連接以將電信號傳至所述數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與計算機連接；所述第一光路包括輸入端與所述第一耦合器連接的光電調制器、輸入端與所述光電調制器的輸出端連接的第一偏振控制器、輸入端與所述第一偏振控制器的輸出端連接的摻餌光纖放大器和輸入端與所述摻餌光纖放大器的輸出端連接的自發(fā)輻射濾波器，所述自發(fā)輻射濾波器的輸出端即為所述第一光路的輸出端。

進一步地，所述激光發(fā)射裝置包括用于產生激光脈沖的激光器、與所述激光器的輸出端連接的單邊帶調制器和與所述單邊帶調制器和所述計算機連接的微波綜合器，所述計算機用于控制所述微波綜合器來驅動所述單邊帶調制器，進而調制所述單邊帶調制器中激光脈沖。所述激光器為線寬小于或者等于10MHz 的窄線寬激光器。

進一步地，所述光電調制器與所述計算機之間通過脈沖調制器連接，所述計算機用于控制所述脈沖調制器來驅動所述光電調制器，使所述光電調制器輸出高功率脈沖或者低功率脈沖。

進一步地，所述拉曼波分復用器內設有能夠增反增透且用于將散射光中的各波長成分提取出來的介質膜濾波片，所述反斯托克斯光端口具有兩個，用于采集和傳輸中心波長為1450nm的反斯托克斯光；所述斯托克斯光端口具有三個，用于采集和傳輸中心波長為1663nm的斯托克斯光。

本實用新型的實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：本實用新型在同一跟光纖上同時利用相干光時域光反射(COTDR)和拉曼時域光反射(ROTDR) 的技術，在單根光纖上分別對應力和溫度進行全分布式測量，僅利用一根傳感光纖可以同時測量溫度事件和應力事件，克服了單一的ROTDR系統(tǒng)和COTDR系統(tǒng)所存在的功能單一的缺點。大大提高了全分布式光纖傳感器的測量功能和應用范圍，整體成本比兩個系統(tǒng)的單獨疊加小很多。

附圖說明

圖1是本實用新型一種全分布式光纖溫度及應力傳感系統(tǒng)的結構圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地描述。