[發明專利]一種基于四分頻驅動的BOTDA系統

有效

• 申請號: 202110822058.4
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113595638B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 魏正軍;張祥飛;余佳;鄭穎芳;嚴子凌;孟寅杰;王金東
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04B10/2507
• 分類號: H04B10/2507
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

1.一種基于四分頻驅動的BOTDA系統，其特征在于，包括窄線寬激光器、第一電光強度調制器、光耦合器、偏振控制器、第一摻餌光纖放大器、光隔離器、單模光纖、第一光濾波器、第二電光強度調制器、第二摻餌光纖放大器、環形器、第二光濾波器、可調射頻信號發生器、脈沖信號發生器和信號處理單元；

窄線寬激光器與第一電光強度調制器連接，可調射頻信號發生器產生頻率為四分之一的布里淵頻移的射頻信號，即四分頻驅動信號，與第一電光強度調制器連接，第一電光強度調制器經可調射頻信號發生器調制，連接到光耦合器，光耦合器上路與偏振控制器連接，偏振控制器與第一摻餌光纖放大器連接，第一摻餌光纖放大器與光隔離器連接，光隔離器與單模光纖始端連接，光耦合器下路與第一光濾波器連接，第一光濾波器與第二電光強度調制器連接，第二電光強度調制器經脈沖信號發生器調制后與第二摻餌光纖放大器連接，第二摻餌光纖放大器與環形器1口連接，環形器2口與單模光纖末端連接，環形器3口與第二光濾波器連接，第二光濾波器與信號處理單元信號端連接，信號處理單元觸發端與脈沖信號發生器連接；

所述信號處理單元包括順序連接的光電探測器和數據采集與處理器，光電探測器與第二光濾波器連接，數據采集與處理器與脈沖信號發生器連接。

2.根據權利要求1所述的基于四分頻驅動的BOTDA系統，其特征在于，所述單模光纖為30km單模光纖。

3.根據權利要求1所述的基于四分頻驅動的BOTDA系統，其特征在于，所述數據采集與處理器為示波器或數據采集卡+計算機。

4.一種只用原射頻驅動信號的四分之一來實現兩束光頻差為布里淵頻移的方法，采用如權利要求1-3任一所述的基于四分頻驅動的BOTDA系統，其特征在于，包括如下步驟：

產生±2階雙邊帶光信號：窄線寬激光器產生的連續光信號經過第一電光強度調制器，第一電光強度調制器的射頻端加入的電信號為布里淵頻移的四分之一，改變電光調制器直流偏置電壓與射頻調制電壓的幅值，使輸出光信號的頻譜成分中±2階的邊波帶強度較大，而其他邊波帶成分可忽略，第一電光強度調制器的輸出光經光耦合器被分為上下兩路連續光；

產生連續探測光：光耦合器上路的連續光經過偏振控制器、第一摻餌光纖放大器和光隔離器后，作為連續探測光從光纖始端輸入到待測的單模光纖中；

產生脈沖泵浦光：光耦合器下路的連續光經過第一光濾波器濾波后，只保留-2階邊波帶光信號，第一光濾波器輸出的連續光信號經過加有脈沖電信號調制的第二電光強度調制器調制后，形成脈沖光信號，此脈沖光信號經過第二摻餌光纖放大器放大后，從環形器1口進、環形器2口出，再從環形器2口輸入到光纖末端從而輸入到待測的單模光纖中；

發生受激布里淵效應：上路的連續探測光和下路的脈沖泵浦光分別從光纖兩端進入待測的單模光纖中，當加在第一電光強度調制器的可調射頻信號發生器的輸出頻率改變時，使兩束光的頻差也發生變化，當兩者頻差剛好為布里淵頻移v_B時，這兩束光就發生了受激布里淵效應；

產生背向散射光信號：發生受激布里淵效應后，進入到單模光纖中的脈沖泵浦光會產生背向的布里淵散射光信號，它會從環形器的2口經過3口傳輸到第二光濾波器中，利用第二光濾波器采集到信號最強的斯托克斯光，對其進行數據信號處理；

數據采集與處理：經第二光濾波器采集到的光信號，要經由信號處理單元處理，提取出布里淵頻移，通過算法分析出布里淵頻移來推算出光纖某處的溫度和應變。