[發明專利]基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統

在審

• 申請號: 202110010633.0
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112833929A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 余志華;戴貝
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

1.一種基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，其特征在于，包括探測高頻率窄脈寬脈沖光和移頻后的本地連續光生成模塊(A)、探測光纖模塊(B)以及數據采集及信號處理模塊(C)；

探測高頻率窄脈寬脈沖光和移頻后的本地連續光生成模塊(A)中，窄線寬激光器(1)的輸出端連接1:99光纖耦合器(2)的輸入端；1:99光纖耦合器(2)的99輸出端連接第一聲光調制器(4)的輸入端；1:99光纖耦合器(2)的1輸出端連接第二聲光調制器(5)第一輸入端，任意信號發生器(3)的第一輸出端連接第一聲光調制器(4)的驅動輸入端；第一聲光調制器(4)的輸出端連接摻鉺光纖放大器(6)的輸入端；摻鉺光纖放大器(6)的輸出端連接光學帶通濾波器(7)的輸入端；任意信號發生器(3)的第二輸出端連接第二聲光調制器(5)的第二輸入端，第二聲光調制器(5)的輸出端連接50:50光纖耦合器(10)的第一輸入端；

探測光纖模塊(B)中，光學帶通濾波器(7)的輸出端連接光纖環形器(8)的輸入端；光纖環形器(8)的一個連接端連接保偏傳感光纖(9)；

數據采集及信號處理模塊(C)中，光纖環形器(8)的輸出端連接50:50光纖耦合器(10)的第二輸入端；50:50光纖耦合器(10)的輸出端連接平衡光電探測器(11)的輸入端，平衡光電探測器(11)的輸出端連接數據采集板卡(12)輸入端；任意信號發生器(3)的觸發輸出端連接數據采集板卡(12)的外部觸發輸入端；數據采集板卡(12)輸出端連接信號處理單元(13)的輸入端。

2.根據權利要求1所述一種基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，其特征在于，所述任意信號發生器(3)產生一個窄脈寬的脈沖信號和一個直流信號，將窄脈寬的脈沖信號輸入到第一聲光調制器(4)中，令其調制光信號產生高移頻的窄脈寬脈沖光；將直流信號輸入到第二聲光調制器(5)中，令其產生高移頻的本地連續光。

3.根據權利要求1所述基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，其特征在于，所述摻鉺光纖放大器(6)用于將經過第一聲光調制器(4)調制的脈沖光放大；所述光學帶通濾波器(7)用于降低摻鉺光纖放大器(6)放大脈沖光所產生的自發輻射噪聲。

4.根據權利要求1所述基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，其特征在于，所述光纖環形器(8)的作用包括將探測高頻率窄脈寬脈沖光傳輸入保偏傳感光纖(9)和將保偏傳感光纖(9)產生的背向瑞利散射光信號傳輸到50:50光纖耦合器(10)。

5.根據權利要求1所述基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，其特征在于，所述50：50耦合器(10)，用于將保偏傳感光纖(9)產生的背向瑞利散射光信號與第二聲光調制器(5)產生的高移頻的本地連續光輸入其中進行干涉，產生兩路具有相同光強，但相位相差180°的信號，并經過平衡光電探測器(11)中的差分輸出，將直流信號直接抵消，交流信號放大3dB，并將光信號轉換成電信號。

6.根據權利要求1所述基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，其特征在于，所述數據采集板卡(12)及信號處理單元(13)，用于采集經過平衡光電探測器(11)轉換的電信號，對其進行解調還原，從而獲得保偏傳感光纖(9)受待測物理量作用的空間位置、振幅、頻率以及振幅差，實現整個系統最終所需監測目標。