[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

本發明提供一種基于本地光移頻的外差型Φ?OTDR技術的擾動監測系統，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、探測光纖模塊以及數據采集及信號處理模塊；本系統利用一種窄脈寬脈沖光作為探測光與經過高頻率移頻的本地連續光干涉的分布式光纖傳感技術，通過將窄脈寬脈沖光作為探測波入射到待測光纖中，在分布式光纖傳感器系統中，能利用毫秒級別的探測數據量對其擾動進行定量分析,并準確還原出擾動信號的頻率和幅值等信息。由于原始信號的移頻大幅度降低，使得采樣數據量減少，更便于該系統可以實時地定量分析擾動信號的頻率和幅值，這是傳統分布式光纖傳感器所不具備的優勢。

技術領域

本發明涉及光纖傳感器技術領域，尤其涉及一種基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統。

背景技術

傳統的分布式光纖傳感器在待測光纖的事件點定位作業中存在數據采樣率低和背向瑞麗散射光高頻的制約，且存在采樣到的數據不足以準確還原出原始信號，從而導致僅能測量出事件點的坐標卻無法探測擾動信號頻率、幅值等信息的不足，這些缺點制約了光纖傳感器在探測高精度溫度應力變化領域的發展。

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于本地光移頻的外差型Φ -OTDR技術的擾動監測系統，利用一種窄脈寬脈沖光作為探測光與經過高頻率移頻的本地連續光干涉的分布式光纖傳感技術，通過將窄脈寬脈沖光作為探測波入射到待測光纖中，在分布式光纖傳感器系統中，能利用毫秒級別的探測數據量對其擾動進行定量分析,并準確還原出擾動信號的頻率和幅值等信息。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統。

一種基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統，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、探測光纖模塊以及數據采集及信號處理模塊；

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中，窄線寬激光器的輸出端連接1:99光纖耦合器的輸入端；1:99光纖耦合器的99輸出端連接第一聲光調制器的輸入端；1:99光纖耦合器的1輸出端連接第二聲光調制器第一輸入端，任意信號發生器的第一輸出端連接第一聲光調制器的驅動輸入端；第一聲光調制器的輸出端連接摻鉺光纖放大器的輸入端；摻鉺光纖放大器的輸出端連接光學帶通濾波器的輸入端；任意信號發生器的第二輸出端連接第二聲光調制器的第二輸入端，第二聲光調制器的輸出端連接50:50光纖耦合器的第一輸入端。

探測光纖模塊中，光學帶通濾波器的輸出端連接光纖環形器的輸入端；光纖環形器的一個連接端連接保偏傳感光纖；

數據采集及信號處理模塊中，光纖環形器的輸出端連接50:50光纖耦合器的第二輸入端；50:50光纖耦合器的輸出端連接平衡光電探測器的輸入端，平衡光電探測器的輸出端連接數據采集板卡輸入端；任意信號發生器的觸發輸出端連接數據采集板卡的外部觸發輸入端；數據采集板卡輸出端連接信號處理單元的輸入端。

本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：本發明實現在高溫高壓腐蝕性強的環境下，通過這項技術，能夠精確的定位出事件點的空間距離，還能利用毫秒級別的探測數據量對其擾動進行實時定量分析，準確還原出擾動信號的頻率和幅值等信息，用以后續的擾動信號識別和分類，大大提高了光纖傳感器的探測性能與效率。并且對于現有的光纖分布式傳感器，僅在本地光光模塊進行改造，避免了對設備結構進行較大改動，且創新性的開發出可以實時監控擾動變化趨勢的光纖傳感器。

附圖說明

圖1是本發明基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統的結構圖；

圖2是本發明基于本地光移頻的外差型Φ-OTDR技術的擾動監測系統的原理圖；