[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的分布式聲波探測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811425143.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109556703B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉曾令;吳倩;饒?jiān)平?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01H9/00
• 分類(lèi)號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專(zhuān)利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開(kāi)一種基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的分布式聲波探測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)引入多個(gè)波分復(fù)用器，將波長(zhǎng)可調(diào)的脈沖光源的不同波長(zhǎng)光分離，然后通過(guò)環(huán)形器與傳感光纖，使不同波長(zhǎng)光相互交織在不同時(shí)間段內(nèi)，沿著同一光纖傳輸至相位解調(diào)系統(tǒng)；本發(fā)明增加了系統(tǒng)的脈沖重復(fù)頻率，有效提高了待解調(diào)相位信號(hào)的頻率范圍，從而提高傳感信號(hào)的解調(diào)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感領(lǐng)域，特別涉及一種信號(hào)探測(cè)技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著光纖傳感走向?qū)嶋H應(yīng)用，信號(hào)探測(cè)的方法與系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如分布式振動(dòng)傳感系統(tǒng)，其傳感量為具有一定頻率的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)探測(cè)振動(dòng)信號(hào)改變的傳感光纖中的光相位來(lái)解調(diào)信號(hào)。

在通常的分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)中，寬帶的波長(zhǎng)可調(diào)的脈沖光源發(fā)出的脈沖光經(jīng)過(guò)傳感光纖，通過(guò)探測(cè)器探測(cè)背向瑞利散射光，這種系統(tǒng)中在一段傳感光纖內(nèi)一次最多只允許有一個(gè)脈沖存在，故光重復(fù)頻率與傳感光纖長(zhǎng)度成反比。而光的重復(fù)頻率會(huì)直接決定待測(cè)振動(dòng)信號(hào)的頻率上限，因此這種系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)做到長(zhǎng)距離和高頻探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的分布式聲波探測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)使用波長(zhǎng)可調(diào)的寬帶光源和波分復(fù)用器以及環(huán)形器，將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)，并通過(guò)組合環(huán)形器，使不同波長(zhǎng)的光信號(hào)相互交織在不同時(shí)間段內(nèi)，沿著同一個(gè)光纖傳輸至相位解調(diào)系統(tǒng)中，形成了一個(gè)時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的分布式聲波探測(cè)系統(tǒng)，包括：波長(zhǎng)可調(diào)的脈沖光源、與該脈沖光源所產(chǎn)生波長(zhǎng)光數(shù)量相同的波分復(fù)用器、每一波分復(fù)用器對(duì)應(yīng)一環(huán)形器；

波分復(fù)用器將波長(zhǎng)可調(diào)的脈沖光源的不同波長(zhǎng)光分離，經(jīng)某波分復(fù)用器分離的波長(zhǎng)光，從該波分復(fù)用器對(duì)應(yīng)的環(huán)形器第一端輸入，經(jīng)該環(huán)形器第二端輸出，在傳感光纖中產(chǎn)生瑞利散射光，背向的瑞利散射光經(jīng)過(guò)該環(huán)形器的第二端口輸入，從該環(huán)形器的第三端口輸出，進(jìn)入相位解調(diào)系統(tǒng)；該傳感光纖另一端與相鄰波分復(fù)用器對(duì)應(yīng)的環(huán)形器的第三端口相連。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)使用波長(zhǎng)可調(diào)的寬帶光源和波分復(fù)用器以及環(huán)形器，將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)，并通過(guò)組合環(huán)形器，使不同波長(zhǎng)的光信號(hào)相互交織在不同時(shí)間段內(nèi)，沿著同一個(gè)光纖傳輸至相位解調(diào)系統(tǒng)中，形成了一個(gè)時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)。最終使得傳感光纖中光脈沖重復(fù)頻率相較于通常的分布式相位解調(diào)傳感系統(tǒng)中的光脈沖重復(fù)頻率大大提高，直接大大提高了可探測(cè)相位變化的頻率上限，在長(zhǎng)距離分布式傳感系統(tǒng)中可以測(cè)量高頻率信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的分布式聲波探測(cè)系統(tǒng)的原理示意圖；

其中，1為寬帶的波長(zhǎng)可調(diào)的脈沖光源；21為第一波分復(fù)用器，22為第二波分復(fù)用器，23為第三波分復(fù)用器，……，2n為第2n波分復(fù)用器；31為第一環(huán)形器，32為第二環(huán)形器，33為第三環(huán)形器，……，3n為第3n環(huán)形器；41為第一傳感光纖，42為第二傳感光纖，43為第三傳感光纖，……，4n為第4n傳感光纖。

具體實(shí)施方式

為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步闡釋。

本發(fā)明通過(guò)波分復(fù)用器將寬帶的波長(zhǎng)可調(diào)的脈沖光源不同波長(zhǎng)分開(kāi)，再組合環(huán)形器與傳感光纖，使不同波長(zhǎng)的光信號(hào)相互交織在不同時(shí)間段內(nèi)，沿著同一個(gè)光纖傳輸至相位解調(diào)系統(tǒng)中，最終形成時(shí)分復(fù)用；本發(fā)明形成的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中，光脈沖重復(fù)頻率等于脈沖光源重復(fù)頻率乘以波分復(fù)用器的個(gè)數(shù)。

如圖1所示，本發(fā)明的工作過(guò)程為：

波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)的寬帶脈沖光源1發(fā)出第1個(gè)脈沖光，經(jīng)過(guò)第一波分復(fù)用器21后，輸出波長(zhǎng)為λ1的光，進(jìn)入第一環(huán)形器31的第一端口1，λ1的光從第一環(huán)形器31的第二端口2輸出，經(jīng)過(guò)第一傳感光纖41。