[發(fā)明專利]基于差分相位脈沖發(fā)射和時域合并的Φ-OTDR技術

有效

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• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109974756B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 魏韋;周浩敏
• 申請（專利權）人: 南京聚科光電技術有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D5/36;G01H9/00
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙) 32285
• 代理人: 孫甫臣

本發(fā)明公開基于差分相位脈沖發(fā)射和時域合并的Φ?OTDR技術，包括窄線寬激光光源、第一光纖耦合器、相位調制器、聲光調制器、光學放大器、光纖環(huán)形器、傳感光纖、第二光纖耦合器、雙平衡光電探測器、模數(shù)轉換器以及數(shù)字信號處理器；所述窄線寬激光光源輸出的連續(xù)光信號經過第一光纖耦合器，所述第一光纖耦合器的第一輸出光端口與相位調制器的光輸入端口相連，所述相位調制器的光輸出端口與聲光調制器的光輸入端口相連，所述聲光調制器放入光輸出端口與光學放大器的光輸入端口相連，所述光學放大器的光輸出端口與光纖環(huán)形器的第一光學端口相連，本發(fā)明只需要采用單脈沖，只需對后半個脈沖進行相位調制，不會導致空間分辨率降低。

技術領域

本發(fā)明屬于Φ-OTDR技術領域，具體涉及基于差分相位脈沖發(fā)射和時域合并的Φ-OTDR技術。

背景技術

相位敏感光時域反射計(Φ-OTDR)是一種新型的分布式光纖聲音傳感技術（DAS），利用光纖中的后向瑞利散射，可以實現(xiàn)分布式動態(tài)檢測。后向瑞利散射信號的光相位和擾動強度之間是線性響應的關系，對于實現(xiàn)外界信號的定量化測量，提高信號測量精度和事件識別精度具有重要意義。但在基于外差相干Φ-OTDR的相位解調過程中，存在信號衰落，包括偏振衰落和相干衰落。偏振衰落來自于后向瑞利散射信號和參考光之間的偏振不匹配，可以通過偏振分集接收消除。相干衰落在于光纖沿線折射率的隨機分布。

現(xiàn)有技術一：文獻【Pan Z. Q., Liang K. Z., Zhou J., et al. Interference-fading-free phase-demodulated OTDR system [M]//Liao Y., Jin W., Sampson D.D., et al. 22nd International Conference on Optical Fiber Sensors, Pts 1-3.Bellingham; Spie-Int Soc Optical Engineering. 2012.】中提出利用調相脈沖對，通過對其中一個脈沖進行相位調制，可以改變光纖鏈路的干涉衰落分布情況，通過對不同次測量結果進行篩選可以減小干涉衰落現(xiàn)象。但是，該技術采用雙脈沖作為探測脈沖，會導致空間分辨率下降，且干涉衰落消除不夠徹底。

現(xiàn)有技術二：文獻【Xiao Wang, Bin Lu, et al. Interference-fading-freeΦ-OTDR Based on Differential Phase Shift Pulsing Technology [J]. IEEEPhotonics Technology Letters, 2019, 31(1), 1041-1135.】中提出差分相移脈沖方案，不需要采用雙脈沖，只需在一個脈沖內進行0或π的相位調制，然后進行綜合判決，在不犧牲空間分辨率的情況下，可使干涉衰落的概率大大降低。但是，該方案同樣存在干涉衰落消除不夠徹底，多次探測脈沖的能量沒有綜合利用的問題。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供基于差分相位脈沖發(fā)射和時域合并的Φ-OTDR技術，本發(fā)明通過對探測光脈沖的后半脈沖分別進行0，π/3，2π/3和π的相位調制，四個相位序列可以獲得四次不同的測量結果。然后利用時域合并技術綜合利用四個相位序列；該技術方案結構相對簡單，抑制相干衰落效果更加明顯，綜合利用了多次測量結果的信號，不會造成信號能量損失，可有效提高信噪比。