[發(fā)明專利]基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110473650.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113091783B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王濤;陳歡;張倩;張明江;張建忠;喬麗君;高少華;趙婕茹;劉靖陽
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01K11/322;G01B11/16
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將同一激光器輸出的窄線寬激光信號分為兩路；

S2、其中一路光信號作為參考光，第二路光信號作為傳感光；使參考光進(jìn)入?yún)⒖脊饫w并在參考光纖中發(fā)生自發(fā)布里淵散射，將產(chǎn)生的布里淵后向散射參考光重新反向輸入?yún)⒖脊饫w中使其再次發(fā)生布里淵散射，將產(chǎn)生的二級布里淵后向散射參考光輸出；另一路光信號作為傳感光，通過第一調(diào)制器將傳感光調(diào)制成為脈沖光后，使脈沖光進(jìn)入傳感光纖并在傳感光纖中發(fā)生自發(fā)布里淵散射，將產(chǎn)生的布里淵后向散射傳感光通過第二調(diào)制器重新進(jìn)行脈沖調(diào)制后再次反向輸入傳感光纖中使其再次發(fā)生布里淵散射，將產(chǎn)生的二級自發(fā)布里淵后向散射傳感光輸出；

S3、將步驟S2輸出的二級布里淵后向散射參考光和二級自發(fā)布里淵后向散射傳感光進(jìn)行拍頻，采集并分析拍頻信號，解調(diào)傳感光纖中的溫度/應(yīng)變信息；還包括以下步驟：

改變第一調(diào)制器和第二調(diào)制器的延遲時(shí)間τ，實(shí)現(xiàn)傳感光纖中任意一點(diǎn)的測量；

掃描第一調(diào)制器和第二調(diào)制器的延遲時(shí)間τ，實(shí)現(xiàn)對傳感光纖沿線的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感方法，其特征在于，所述步驟S3中，解調(diào)傳感光纖中的溫度/應(yīng)變信息的具體方法為：

分析拍頻信號，得到二級布里淵頻移量，通過二級布里淵頻移量解調(diào)溫度/應(yīng)變信息。

3.一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置，其特征在于，包括：窄線寬激光器（1），所述窄線寬激光器（1）的輸出端與分光器（3）連接，

分光器（3）的第一輸出端與第一光環(huán)形器（4）的第一端口連接，第一光環(huán)形器（4）的第二端口與參考光纖（6）的一端連接，第三端口與第二光環(huán)形器（8）的第一端口連接；第二光環(huán)形器（8）的第二端口與參考光纖（6）的另一端連接，第三端口與光耦合器（9）的第一輸入端連接；

分光器（3）的第二輸出端經(jīng)第一調(diào)制器（13）與第三光環(huán)形器（14）的第一端口連接，第三光環(huán)形器（14）的第二端口與傳感光纖（16）的一端連接，第三端口經(jīng)第二調(diào)制器（17）與第四光環(huán)形器（19）的第一端口連接；第四光環(huán)形器（19）的第二端口與傳感光纖（16）的另一端連接，第三端口與光耦合器（9）的第二輸入端連接；

脈沖發(fā)生器（12）的輸出端與所述第一調(diào)制器（13）和第二調(diào)制器（17）的控制端連接，用于驅(qū)動第一調(diào)制器（13）和第二調(diào)制器（17）并控制其相對延遲時(shí)間τ；

光耦合器（9）的輸出端與光電探測器（10）連接，光電探測器（10）用于接收傳感光纖（16）與參考光纖（6）中發(fā)生的二級布里淵后向散射參考光和二級自發(fā)布里淵后向散射傳感光的拍頻信號，輸出端與頻譜分析儀（11）連接；頻譜分析儀（11）用于采集并分析拍頻信號，解調(diào)傳感光纖中的溫度/應(yīng)變信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置，其特征在于，還包括第一摻鉺光纖放大器（2），所述第一摻鉺光纖放大器（2）設(shè)置在窄線寬激光器（1）與分光器（3）之間，用于放大窄線寬激光器（1）的輸出信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置，其特征在于，還包括第一光濾波器（5）和第二光濾波器（15），所述第一光濾波器（5）設(shè)置在第一光環(huán)形器（4）的第三端口與第二光環(huán)形器（8）的第一端口之間，用于濾除布里淵后向散射參考光中的雜散信號；所述第二光濾波器（15）設(shè)置在第二光環(huán)形器（14）的第三端口與第四光環(huán)形器（19）的第一端口之間，用于濾除布里淵后向散射傳感光中的雜散信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置，其特征在于，還包括第二摻鉺光纖放大器（7）和脈沖光放大器（18）；

所述第二摻鉺光纖放大器（7）設(shè)置在第一光濾波器（5）和第二光環(huán)形器（8）的第一端口之間，所述脈沖光放大器（18）設(shè)置在第二光濾波器（15）和第四光環(huán)形器（19）的第一端口之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置，其特征在于，所述分光器（3）為1×2光纖耦合器。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于二級布里淵散射的高靈敏傳感裝置，其特征在于，所述第一調(diào)制器（13）和第二調(diào)制器（17）為電光強(qiáng)度調(diào)制器。