[發(fā)明專利]一種分布式光纖多參量傳感裝置

在審

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• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111486881A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 張梓平;陳碩;黃杰;牛曉晨;劉占元;盧利鋒
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張琳琳

本發(fā)明公開了一種分布式光纖多參量傳感裝置，包括：光路單元、調制單元、相干檢測單元、瑞利解調單元及布里淵解調單元，光路單元用于產生并輸出探測光信號和本振光信號；調制單元用于接收探測光信號調制生成脈沖光輸出至待測光纖中得到背向反射信號；相干檢測單元將本振光信號和背向反射信號進行混頻，得到光外差電信號；瑞利解調單元接收光外差電信號濾波得到瑞利散射信號，根據(jù)瑞利散射信號解調得到光纖沿線的反射、衰減及振動信息；布里淵解調單元接收光外差電信號濾波得到布里淵散射信號，根據(jù)布里淵散射信號解調得到待測光纖的應力和溫度信息。通過實施本發(fā)明，可以實現(xiàn)包括光纖反射、衰減、振動、溫度及應力等物理量在內的多參量融合傳感。

技術領域

本發(fā)明涉及分布式光纖傳感技術領域，具體涉及一種分布式光纖多參量傳感裝置。

背景技術

與同軸電纜相比，光纖具有體積小、重量輕、抗電磁干擾、衰減系數(shù)小以及傳輸帶寬大等顯著優(yōu)點，這使得光纖通信技術在現(xiàn)代通信中占據(jù)重要地位。目前，光纖的鋪設總里程達到數(shù)十億公里，已然構成世界級的骨干傳輸網(wǎng)絡。隨著光纖到戶的逐步普及，光纖將逐漸向網(wǎng)絡末端延伸，在可以預見的未來，全球范圍內的所有有線傳輸網(wǎng)絡將逐步光纖化。

全光纖網(wǎng)絡的發(fā)展離不開與之配套的傳感監(jiān)測技術，當前的光纖傳感技術主要分為點式傳感和分布式傳感。點式傳感僅適用于監(jiān)測有限個關鍵位置，當需要監(jiān)測的位置增加時，所需傳感單元的數(shù)量、成本和技術難度將明顯增加。而分布式傳感則不同，它將光纖沿線中的每一點均視為一個傳感單元，而每一點的大小(即空間分辨率)由輸入的探測光信號決定，因而可以在相對較低的成本條件下極大提升光纖沿線傳感單元的數(shù)量，是未來光纖傳感技術的發(fā)展方向。

當前在分布式光纖傳感領域，光時域反射技術、光時域分析技術、光頻域分析技術是分布式光纖傳感技術中的幾種常用技術，但是，每種技術對應的光纖傳感參量較少，難以滿足實際監(jiān)測應用中對多種環(huán)境參量的監(jiān)測需求。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種分布式光纖多參量傳感裝置，以解決現(xiàn)有技術中的光纖傳感參量測量裝置無法滿足對多種環(huán)境參量的監(jiān)測需求。

本發(fā)明提出的技術方案如下：

本發(fā)明實施例提供一種分布式光纖多參量傳感裝置，該裝置包括：光路單元、調制單元、相干檢測單元、瑞利解調單元及布里淵解調單元，所述光路單元用于產生并輸出探測光信號和本振光信號；所述調制單元用于接收所述探測光信號調制生成脈沖光，將所述脈沖光輸出至待測光纖中；所述相干檢測單元接收所述本振光信號及待測光纖根據(jù)瑞利散射及布里淵散射效應生成的背向反射信號，將所述本振光信號和所述背向反射信號進行混頻，得到光外差電信號；所述瑞利解調單元包括第一信號獲取模塊和第一解調模塊，所述第一信號獲取模塊接收所述光外差電信號濾波得到瑞利散射信號，所述第一解調模塊接收所述瑞利散射信號解調得到光纖沿線的反射、衰減及振動信息；所述布里淵解調單元包括第二信號獲取模塊和第二解調模塊，所述第二信號獲取模塊接收所述光外差電信號濾波得到布里淵散射信號，所述第二解調模塊接收所述布里淵散射信號解調得到待測光纖的應力和溫度信息。

進一步地，所述光路單元包括：激光器和第一光耦合器，所述激光器產生激光信號輸出至所述第一光耦合器，所述第一光耦合器將所述激光信號分為探測光信號和本振光信號并輸出。

進一步地，所述調制單元包括：聲光調制器，所述聲光調制器接收所述探測光信號調制生成脈沖光，將所述脈沖光輸出至待測光纖。

進一步地，所述相干檢測單元包括：平衡探測器，所述平衡探測器接收所述本振光信號和所述背向反射信號進行混頻后得到光外差電信號。

進一步地，所述第一信號獲取模塊包括：中頻濾波器和第一低噪聲放大器，所述光外差電信號依次經(jīng)過所述中頻濾波器濾波和所述第一低噪聲放大器放大后得到瑞利散射信號。