[發明專利]一種測量絕對溫度和絕對應變的長距離分布式光纖解調儀

在審

• 申請號: 202010936298.2
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN111879366A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 劉昌霞;鐘少龍;李健
• 申請（專利權）人: 上海拜安傳感技術有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/353
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種測量絕對溫度和絕對應變的長距離分布式光纖解調儀，屬于光學領域，包括激光器，所述激光器產生的連續光通過80:20保偏光纖耦合器分成泵浦光和探測光，所述泵浦光通過溫度測量機構與計算機相連，所述泵浦光和探測光通過應變測量機構與計算機相連。本發明提出的分別測量絕對溫度和絕對應變的長距離分布式光纖解調儀，在一個系統中將兩種技術相結合，這兩種技術在系統中共用一些器件，卻可以互不干擾的實現各自的功能，極大地降低成本，簡化系統；采用設備內放置參考光纖的形式，為傳感光纜的溫度測量提供了一個基準，保證設備處在不同的溫度環境下，傳感光纜測溫的準確性。

技術領域

本發明涉及光學領域，具體是一種測量絕對溫度和絕對應變的長距離分布式光纖解調儀。

背景技術

布里淵光時域分析技術是受激布里淵散射效應，受激布里淵散射同時受應變和溫度的影響，當光纖沿線的溫度發生變化或者存在軸向應變時，光纖的背向布里淵散射光的頻率將發生漂移，頻率的漂移量與光纖應變和溫度呈線性關系，因此通過測量光纖中的背向布里淵散射光的頻移量就可以得到光纖沿線溫度和應變整體的分布信息，但是不能將溫度和應變的分布信息分離開，測量不出絕對應變和絕對溫度。

單模分布式拉曼溫度傳感技術是用于實時測量空間溫度場分布的光纖傳感技術。單模光纖既是傳光介質又是傳感元件，基于拉曼散射中的反斯托克斯是溫度的敏感函數，可以用來測量整個光纖長度上的溫度分布情況。利用該項技術可以獲得光纖沿線的溫度場分布，而不受應變的影響。

將布里淵光時域分析技術和自發拉曼散射技術相結合，就可以分別測量出光纜沿線的絕對溫度和絕對應變。在2015年8月28日申請的，申請號：CN201510542288.X的中國專利“分布式布里淵散射光譜頻移的計算方法”，和在2010年3月30日申請的，申請號：CN101806735A的中國專利“一種同時檢測激光在水中傳輸發生受激布里淵散射和拉曼散射閾值的裝置和方法”。目前的專利技術，都不能在監測一根單模傳感光纜的基礎上，將光纜所感知的絕對應變和絕對溫度進行區分。

本發明利用單模分布式拉曼散射技術，可以精準的監測單模光纜的溫度分布，但不受應變的影響。布里淵光時域分析技術，可以監測光纜沿線溫度和應變整體的分布信息。將單模分布式拉曼散射技術和布里淵光時域分析技術相結合，就可以分別測量光纜的絕對溫度和絕對應變。這有助于將分布式光纖傳感技術應用于工程中應變和應力的監測，大大降低了施工的難度，提升了分布式光纜監測應用的普及性。當需要監測光纜應變時，就不需要再布設溫度補償光纜。只需要布設一根光纜，就可以分別監測出溫度和應變的分布。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測量絕對溫度和絕對應變的長距離分布式光纖解調儀，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種測量絕對溫度和絕對應變的長距離分布式光纖解調儀，包括激光器，所述激光器產生的連續光通過80:20保偏光纖耦合器分成泵浦光和探測光，所述泵浦光通過溫度測量機構與計算機相連，所述泵浦光和探測光通過應變測量機構與計算機相連。

作為本發明的進一步技術方案：所述應變測量機構包括電光調制器、90:10光纖耦合器、第二摻餌光纖放大器、雙極隔離器、保溫盒，所述90:10光纖耦合器的輸出端通過自動控制電壓偏值板與電光調制器相連，所述電光調制器通過微波源與計算機相連，所述保溫盒內安裝有參考光纖和熱敏電阻，所述雙極隔離器通過傳感光纖與參考光纖相連；所述應變測量機構還包括聲光調制器、聲光調制器驅動、第一摻餌光纖放大器、帶通濾波器、偏振控制器、環形器、參考光纖、熱敏電阻、傳感光纖、電控光衰減器、三通道雪崩二極管光電探測器、三通道采集卡，所述聲光調制器通過聲光調制器驅動與三通道采集卡相連，所述聲光調制器依次通過第一摻餌光纖放大器、帶通濾波器和偏振控制器與環形器相連，所述環形器一端與參考光纖相連，另一端與光開關相連，所述光開關一端與電控光衰減器相連，所述電控光衰減器通過三通道雪崩二極管光電探測器與三通道采集卡相連，所述三通道采集卡與計算機相連。