[發明專利]一種基于混沌調制的相位敏感光時域反射振動檢測裝置

在審

• 申請號: 201810009729.3
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108254062A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 王云才;劉昕;王宇;靳寶全;白清;王東;張明江;高妍;張紅娟
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明一種基于混沌調制的相位敏感光時域反射振動檢測裝置，屬于分布式光纖傳感技術領域；所要解決的技術問題是提供了一種基于混沌調制的相位敏感光時域反射振動檢測裝置；解決該技術問題采用的技術方案為：本裝置采用混沌激光器將高度相干的光信號進行混沌調制后注入傳感光纖，通過對其在傳感光纖中產生的瑞利散射光信號與參考信號進行相關運算，獲得振動發生的位置；本發明可廣泛應用于長距離、高分辨率的分布式振動檢測領域。

技術領域

本發明一種基于混沌調制的相位敏感光時域反射振動檢測裝置，屬于分布式光纖傳感技術領域。

背景技術

近年來，光通信技術的迅猛發展為光纖傳感技術的應用提供了平臺。與普通的點式傳感器相比，分布式光纖傳感器具有測量范圍大、結構簡單、耐腐蝕、抗電磁干擾、性價比高等優點，它一出現即引起廣泛的關注。分布式光纖傳感器可以應用到很多領域，包括長距離的天然氣、石油管道、海底管道的健康檢測。其中，基于后向瑞利散射的相位敏感光時域反射儀（Phase-Sensitive Optical Time-Domain Reflectometer，?-OTDR）具有靈敏度高、定位精確、數據處理電路相對簡單等優點，適用于長距離管道的振動檢測。1993年，美國Texas A&M大學的 H. F. Taylor首先提出了?-OTDR技術。隨后，J. C. Juarez等學者采用自制的光纖激光器，實現了定位范圍19 km，定位精度100 m的入侵檢測系統（Appliedoptics, 2007, vol. 46, no.11, 1968）；在國內，電子科技大學王子南等人結合拉曼放大技術，將傳感距離延長到175 km，空間分辨率為25 m（Optics letters, 2014, vol. 39,no. 20, 5866）。綜上所述，在基于?-OTDR的振動檢測領域，傳感距離已經得到大幅度提升。但受脈沖寬度的制約，空間分辨率仍較低，通常在幾十米范圍內。一般來說，光纖傳感距離越長，需要的探測光功率越大，即需要增加脈沖寬度，所以造成系統空間分辨率的降低。因此，在目前的?-OTDR振動檢測系統中，空間分辨率與測量距離是矛盾的。

發明內容

本發明一種基于混沌調制的相位敏感光時域反射振動檢測裝置，克服了現有技術存在的不足，解決了目前?-OTDR振動檢測系統存在的空間分辨率與測量距離之間的矛盾。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于混沌調制的相位敏感光時域反射振動檢測裝置，包括窄線寬激光器、第一光調制器、第二光調制器、光纖放大器、濾波器、第一光纖耦合器、第一光電探測器、第一光環行器、拉曼激光器、第二光纖耦合器、第一波分復用器、第一光纖布拉格光柵、傳感光纖、第二波分復用器、光隔離器、第二光纖布拉格光柵、第二光電探測器、數據采集裝置、信號處理裝置、顯示裝置、混沌激光器和第三光電探測器；

窄線寬激光器輸出高度相干的連續光信號進入第一光調制器，將連續光信號調制成脈沖信號，該脈沖信號進入第二光調制器，混沌激光器輸出的混沌光信號經過第三光電探測器后進入第二光調制器，對進入到第二光調制器中的脈沖信號進行混沌調制，經過混沌調制后的光信號由光纖放大器進行放大再經過濾波器后進入第一光纖耦合器后分為兩路，第一光纖耦合器輸出的第一路光作為參考光，經過第一光電探測器后與數據采集裝置的輸入端相連；