[發明專利]基于布里淵和瑞利雙機制的高性能動態分布式光纖傳感器

在審

• 申請號: 202110219116.4
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113008280A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 戴書球;孫維;孫中光;張建鑫;李勇;王璇;鐘宇;譚一川;鄢天強;韓麟之
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司;中煤科工集團重慶智慧城市科技研究院有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 陳家輝

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種基于布里淵和瑞利雙機制的高性能動態分布式光纖傳感器，包括：激光器，用于產生第一路光和第二路光；第一電光調制器，用于將第一路光調制為光學捷變頻信號光；第二電光調制器，用于將光學捷變頻信號光調制為脈沖光；第一濾波器，用于將脈沖光濾出上邊帶；摻餌光纖放大器，用于進行功率放大后得到泵浦光；偏振控制器，用于調整泵浦光的偏振態；環形器，用于向待測光纖的另一端輸入泵浦光，并輸出布里淵散射信號和瑞利散射信號；第二濾波器，用于將布里淵散射信號和瑞利散射信號分開；光電探測器，用于探測布里淵散射信號和瑞利散射信號，得到溫度和應變信息。本發明可以降低激光器對泵浦光源的要求。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種基于布里淵和瑞利雙機制的高性能動態分布式光纖傳感器。

背景技術

由于散射型光纖傳感器利用光纖同時傳輸和感知信號，能夠實現真正意義上的分布式測量，被逐漸應用于對大型基礎設施進行監測。比如說，基于頻率掃描方案的瑞利散射的光時域發射系統(OTDR，Opitcal Time-Domain Reflectometry)能夠實現納應變的高精度測量，然而瑞利信號解調過程中，利用兩組相鄰信號之間的相關運算確定頻移量，隨著測量次數的增加，其累計誤差會不斷增加，從而影響測量精度。

對此，中國專利CN109163829A公開了一種基于布里淵和瑞利雙機制的高性能動態分布式光纖傳感器，一路光經電光調制器調制為脈沖的上下邊帶的光學捷變頻信號光，經第一濾波器濾出上邊帶，再經摻餌光纖放大器放大后作為泵浦光，由待測光纖的一端輸入，另一路光由待測光纖的另一端輸入；待測光纖內發生受激布里淵散射和瑞利散射，通過第二濾波器將布里淵散射信號和瑞利散射信號分開，兩個探測器分別探測布里淵散射信號和瑞利散射信號，采集模塊采集探測器的輸出信號。

上述技術方案中，在OTDR信號的基礎上同時測量BOTDA(Brillouin Optical TimeDomain Analysis，布里淵時域分析)信號，能夠測量應變的真實值，應變測量范圍可以從納應變到光纖所承受的最大應變值，布里淵信號能夠對OTDR系統的累積誤差進行修正，實現高精度測量，具有超高的應變分辨率。但是，對泵浦光源的要求較高，一般的激光器并不能較好地滿足要求。

發明內容

本發明提供一種基于布里淵和瑞利雙機制的高性能動態分布式光纖傳感器，解決了現有技術對泵浦光源的要求較高的技術問題。

本發明提供的基礎方案為：基于布里淵和瑞利雙機制的高性能動態分布式光纖傳感器，包括：

激光器，用于產生第一路光和第二路光，并將第一路光輸入到第一光電調制器，將第二路光輸入到待測光纖的一端；

第一電光調制器，用于將第一路光調制為上下邊帶的光學捷變頻信號光；

第二電光調制器，用于將光學捷變頻信號光調制為脈沖光；

第一濾波器，用于將脈沖光濾出上邊帶；

摻餌光纖放大器，用于在脈沖光濾出上邊帶以后，進行功率放大后得到泵浦光；

偏振控制器，用于調整泵浦光的偏振態；

環形器，用于向待測光纖的另一端輸入泵浦光，并輸出布里淵散射信號和瑞利散射信號；

第二濾波器，用于通過透射和反射將布里淵散射信號和瑞利散射信號分開；

兩個光電探測器，用于分別探測布里淵散射信號和瑞利散射信號，得到所需的溫度和應變信息；

電頻譜分析儀，用于顯示所得到的溫度和應變信息。