[實用新型]用于檢測全分布式光纖的溫度及振動位置的傳感器

有效

• 申請號: 201720922761.1
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN207215172U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（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: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 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

1.一種用于檢測全分布式光纖的溫度及振動位置的傳感器，其特征在于，包含：

用于產生連續光的激光器(1)；

用于產生脈沖的脈沖發生器(17)；

用于利用所述脈沖對所述連續光進行調制，形成脈沖信號的聲光調制器(2)，聲光調制器(2)的輸入端分別連接激光器(1)的輸出端以及脈沖發生器(17)的輸出端，其中脈沖信號在一個周期內具有電平大小不一的第一電平脈沖信號及第二電平脈沖信號；

用于允許聲光調制器(2)產生的信號通過而隔離返回至聲光調制器(2)的信號的隔離器(3)，隔離器(3)的輸入端連接聲光調制器(2)的輸出端；

用于對隔離器(3)輸入的信號進行放大的摻餌光纖放大器(4)，摻餌光纖放大器(4)的輸入端連接隔離器(3)的輸出端；

環形器(6)，包括輸入端、第一端口及第二端口，環形器(6)的輸入端連接摻餌光纖放大器(4)的輸出端，第一端口連接拉曼波分復用器(7)的第三端口以輸出摻餌光纖放大器(4)輸入的信號至拉曼波分復用器(7)，并接收拉曼波分復用器(7)發送來的瑞利散射光，第二端口連接瑞利散射光處理單元(19)以將所述瑞利散射光傳送至瑞利散射光處理單元(19)；

拉曼波分復用器(7)，包括所述第三端口、第四端口、第五端口以及第六端口，第四端口用于連接全分布式光纖以輸出環形器(6)輸入的信號至全分布式光纖，并采集全分布式光纖返回的拉曼散射光及瑞利散射光，第五端口以及第六端口分別用于提取從所述拉曼散射光中提取出反斯托克斯光以及斯托克斯光；

雪崩二極管(8)，分別連接所述第五端口以及第六端口以將反斯托克斯光以及斯托克斯光轉換為電信號；

用于將所述瑞利散射光轉換為延時光和調制光，將二者進行干涉，并將干涉后信號轉換為電信號的瑞利散射光處理單元(19)；

數據采集器(10)，分別連接雪崩二極管(8)的輸出端以及瑞利散射光處理單元(19)的輸出端以分別獲取雪崩二極管(8)的電信號和瑞利散射光處理單元(19)的電信號并傳輸至中央處理單元(9)，其中所述中央處理單元(9)控制數據采集器(10)在第一電平脈沖信號時采集的雪崩二極管(8)的電信號和在第二電平脈沖信號時采集瑞利散射光處理單元(19)的電信號，以進行處理后分別獲取全分布式光纖的溫度及振動位置。

2.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述中央處理單元(9)連接所述脈沖發生器(17)獲取所述脈沖以同步所述第一電平脈沖信號及第二電平脈沖信號。

3.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述瑞利散射光處理單元(19)包括：

用于將所述瑞利散射光一分為二，形成第一瑞利散射光和第二瑞利散射光的耦合器(14)，耦合器(14)連接所述環形器(6)的第二接口以獲取所述瑞利散射光；

用于產生相位載波信號的相位載波信號調制器；

壓電陶瓷片(13)，連接所述相位載波信號調制器，以利用相位載波信號將所述第二瑞利散射光調制成具有一定頻率的信號；

兩個法拉第反射鏡，分別反射第一瑞利散射光以及調制后的第二瑞利散射光至所述耦合器(14)，以在所述耦合器(14)中發生干涉；

將干涉后的信號轉換為電信號的光電檢測器(12)，光電檢測器(12)的輸入連接所述耦合器(14)，光電檢測器(12)的輸入連接所述數據采集器(10)。

4.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述激光器(1)的工作波長為1550.12nm，線寬為10kHz。

5.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述環形器(6)還連接有一用于消除由摻餌光纖放大器(4)帶入環形器(6)中自發輻射噪聲的布拉格光纖光柵(5)。

6.根據權利要求5所述的傳感器，其特征在于，所述布拉格光纖光柵(5)的帶寬為3dB，反射率為99％。

7.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述第五端口和第六端口分別為中心波長為1450nm及1663nm的兩個具有一定波長帶寬的濾波端口。

8.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述第一電平脈沖信號的寬度為50ns，脈沖間隔20μs，大小為800mv；所述第二電平脈沖信號的寬度為50ns，脈沖間隔20μs，大小為800mv，大小為420mv。

9.根據權利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述中央處理單元(9)為電腦。