[發明專利]一種基于OFDR技術的光纖傳感系統

在審

• 申請號: 202110362674.6
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112880715A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 彭新;龔銳;王昊昴;顏哲昊;張治國
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京睿馳通程知識產權代理事務所(普通合伙) 11604
• 代理人: 張文平;唐華

本發明提供了一種基于OFDR技術的光纖傳感系統，包括：OFDR傳感設備及數據處理中心，所述OFDR傳感設備包括依次通過第一傳輸光纖連接的可調諧激光器、第一耦合器、輔助干涉儀、第二耦合器、第三耦合器及光纖環形器，還包括通過第二傳輸光纖連接的波分復用器及模式匹配器，待測光纖的芯徑大于第一傳輸光纖的芯徑，第二傳輸光纖的芯徑等于待測光纖的芯徑；所述OFDR傳感設備用于產生拍頻干涉信號及外部時鐘信號；所述數據處理中心用于得到待測光纖的傳感數據。本發明能夠解決光纖傳感系統中瑞利散射信號從大芯徑光纖到小芯徑光纖的插入損耗問題。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，具體而言，涉及一種基于OFDR技術的光纖傳感系統。

背景技術

光纖傳感技術是指光在光纖中傳輸時，光的強度、波長、相位、頻率等特性會隨外界施加應力、溫度的變化而發生改變；將光信號轉化為電信號，使用特定算法對數字信號進行數據解調，就能獲得外界的變化情況，起到傳感器的作用。光頻域反射儀(OFDR)是一種具有高空間分辨率，高傳感靈敏度和高定位精度等特點的分布式光纖傳感器。

現有技術中，OFDR系統的應用場景主要基于單模光纖進行傳感，傳感方法是通過將泵浦光和OFDR系統的測試光各自接入單模波分復用器的兩個輸入端，然后將輸入端的兩種光信號復用到一根待測GDF光纖中，使兩種光信號各自傳輸。由于待測GDF光纖的芯徑大于單模光纖的芯徑，需要在所述單模波分復用器與所述待測GDF光纖之間連接模式匹配器。

然而，當待測GDF光纖產生背向瑞利散射信號需反向傳輸時，由于模式匹配器為單向傳輸，會出現逆向插入損耗的問題，從而造成背向瑞利散射信號的衰減，影響傳感結果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于OFDR技術的光纖傳感系統，能夠解決上述提到的至少一個技術問題。具體方案如下：

根據本發明的具體實施方式，一種基于OFDR技術的光纖傳感系統，包括：OFDR傳感設備及數據處理中心，其中，所述OFDR傳感設備包括可調諧激光器、第一光纖耦合器、輔助干涉儀、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器、光纖環形器、波分復用器以及模式匹配器；其中，所述可調諧激光器、第一光纖耦合器、輔助干涉儀、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器、光纖環形器之間通過第一傳輸光纖連接；

所述波分復用器的一端通過第二傳輸光纖連接所述光纖環形器，另一端連接待測光纖；

所述模式匹配器的一端通過第二傳輸光纖連接所述光纖環形器，另一端通過所述第一傳輸光纖連接所述第三光纖耦合器；其中，所述待測光纖的芯徑大于所述第一傳輸光纖的芯徑，所述第二傳輸光纖的芯徑等于所述待測光纖的芯徑；

所述OFDR傳感設備用于產生拍頻干涉信號及外部時鐘信號；所述數據處理中心用于接收所述拍頻干涉信號及外部時鐘信號，并進行處理，得到所述待測光纖的傳感數據。

可選的，所述第一傳輸光纖的芯徑范圍為9μm～10μm。

可選的，所述第二傳輸光纖的芯徑范圍為20μm～100μm。

可選的，所述第二傳輸光纖與所述待測光纖為無源GDF單模雙包層光纖。

可選的，所述輔助干涉儀為馬赫-曾德爾干涉儀。

可選的，所述模式匹配器用于將所述待測光纖返回的背向瑞利散射信號進行轉換，并通過所述第一傳輸光纖傳輸至所述第三光纖耦合器。

可選的，所述光纖傳感系統進一步包括，在所述波分復用器與所述待測光纖之間接入泵浦光源，所述泵浦光源用于向所述待測光纖輸入需要傳輸的光信號。

可選的，所述第二光纖耦合器用于將所述第一光纖耦合器輸出的掃頻光信號分為兩路，一路進入所述第三光纖耦合器，一路進入所述待測光纖產生背向瑞利散射信號，所述背向瑞利散射信號與掃頻光信號在所述第三光纖耦合器進行混頻，產生拍頻干涉信號。