[發(fā)明專利]一種多波長的分布式光纖傳感系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113252088B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 冉曾令;肖彥波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本發(fā)明涉及體光纖傳感技術領域，提供了一種多波長的分布式光纖傳感系統(tǒng)及方法，其包括多波長窄線寬激光器、分路器、調制器、波長相關延遲器、波長相關延遲補償器、解調模塊以及上位機；多波長窄線寬激光器的輸出端與分路器的輸入端連接，分路器的輸出端分別與調制器的輸入端以及解調模塊的輸入端連接，調制器的輸出端與波長相關延遲器的輸入端連接，波長相關延遲器的輸出端用與波長相關延遲補償器的輸入端分別與傳感光纖連接，波長相關延遲補償器的輸出端和解調模塊的輸入端連接，解調模塊的輸出端與上位機的輸入端連接；本發(fā)明的分布式光纖傳感系統(tǒng)一定程度上抑制了非線性效應的產生，提升了系統(tǒng)性能。

技術領域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術領域，特別是涉及一種多波長的分布式光纖傳感系統(tǒng)及方法。

背景技術

分布式光纖傳感技術在多個領域有著巨大的應用潛力，如結構健康監(jiān)測、溫度監(jiān)測、油氣勘探等領域。現有分布式光纖傳感技術多采用單波長探測光，導致了入纖光功率不能過高，否則會引起非線性效應，降低系統(tǒng)性能，或采用多波長探測光同時注入傳感光纖，同樣由于非線性效應的限制，導致每個波長的光功率不高，限制著傳感系統(tǒng)的性能。這些問題在一定程度上限制著分布式光纖傳感技術的應用。

基于上述問題，本發(fā)明提出了一種多波長分布式光纖傳感系統(tǒng)，通過利用波長相關延遲裝置降低某一瞬間入纖光功率，提高每個波長的入纖光功率，同時利用波長相關延遲補償器，使得每個波長的探測光產生的瑞利散射光同時到達探測模塊，提升了系統(tǒng)性能。

發(fā)明內容

針對現有技術中的上述問題，本發(fā)明提供了一種多波長的分布式光纖傳感系統(tǒng)及方法，該分布式光纖傳感系統(tǒng)一定程度上抑制了非線性效應的產生，提升了系統(tǒng)性能，通過波長相關延遲裝置使得多個不同波長的脈沖光進入傳感光纖的同時降低瞬時入纖峰值光功率。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

提供一種多波長的分布式光纖傳感系統(tǒng)，其包括多波長窄線寬激光器、分路器、調制器、波長相關延遲器、波長相關延遲補償器、解調模塊以及上位機；

多波長窄線寬激光器的輸出端與分路器的輸入端連接，多波長窄線寬激光器用于產生連續(xù)激光；分路器的輸出端分別與調制器的輸入端以及解調模塊的輸入端連接，分路器用于輸出兩路連續(xù)激光，其中一路連續(xù)激光進入調制器，另一路連續(xù)激光進入解調模塊；調制器的輸出端與波長相關延遲器的輸入端連接，調制器用于對獲取的連續(xù)激光進行調制，并輸出含有不同波長的脈沖光；波長相關延遲器的輸出端與用于與傳感光纖的輸入端連接，波長相關延遲器用于對獲取到的含有不同波長的脈沖光進行分離處理；波長相關延遲補償器的輸入端用于與傳感光纖的輸出端連接，且波長相關延遲補償器的輸出端與解調模塊的輸入端連接，波長相關延遲補償器用于對不同波長的脈沖光在傳感光纖內產生的瑞利散射信號光進行補償，并使補償后的所有不同波長的瑞利散射信號光同時輸送至解調模塊；解調模塊的輸出端與上位機的輸入端連接，解調模塊用于對獲取到的不同波長的瑞利散射信號光進行解調處理得到解調信號，上位機用于對解調信號以及進行處理得到傳感信號。

進一步地，波長相關延遲器以及波長相關延遲補償器均為多個中心波長不同的等間隔FBG串。

進一步地，波長相關延遲器以及波長相關延遲補償器均包括依次連接的波分復用器、光纖組以及波分復用器，光纖組包括多個不同長度的光纖。

進一步地，波長相關延遲器的多個不同長度的光纖呈等差遞增排列，波長相關延遲補償器的多個不同長度的光纖呈等差遞減排列。

第二方面，本方案還提供一種使用上述多波長的分布式光纖傳感系統(tǒng)的分布式光纖傳感方法，包括以下步驟：

S1、分路器將多波長窄線寬激光器產生的連續(xù)激光分為兩路連續(xù)激光輸出，其中一路連續(xù)激光作為直流參考光直接進入解調模塊，剩下一路連續(xù)激光進入調制器；

S2、調制器對獲取到的連續(xù)激光進行調制后，向波長相關延遲器傳輸含有多個不同波長的脈沖光；