[發明專利]基于相移雙脈沖探測技術的Ф-OTDR系統及其解調方法

在審

• 申請號: 202210614770.X
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115326186A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 邵理陽;劉帥旗;余飛宏;許維杰
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種基于相移雙脈沖探測技術的Ф-OTDR系統，其特征在于，包括：

前端組件，所述前端組件產生經過光環行器輸出到待測傳感光纖的雙脈沖激光信號，所述雙脈沖激光信號為經由驅動信號源對聲光調制器進行驅動之后產生的、具有初始相位差的兩個脈沖激光信號；

所述雙脈沖激光信號，經過所述待測傳感光纖瑞利散射產生后向瑞利散射光信號，所述后向瑞利散射光信號經過光環行器輸出至探測處理組件；

所述探測處理組件，用于對經過光環行器輸出的、所述后向瑞利散射光信號的干涉信號進行光電轉換并對電信號進行解析，獲取振動事件的位置信息、振動波形和/或頻譜信息。

2.如權利要求1所述的Ф-OTDR系統，其特征在于，

所述前端組件，包括窄線寬激光器、光隔離器、聲光調制器、驅動信號源和第一摻珥光纖放大器；

所述窄線寬激光器、光隔離器、聲光調制器和第一摻珥光纖放大器順序連接，所述驅動信號源通過射頻線與聲光調制器連接。

3.如權利要求2所述的Ф-OTDR系統，其特征在于，所述窄線寬激光器線寬小于10千赫茲；所述窄線寬激光器，輸出入射激光，經過所述光隔離器輸出到所述聲光調制器；

所述聲光調制器經由驅動信號源驅動，調制所述入射激光，輸出到所述第一摻珥光纖放大器；

所述第一摻珥光纖放大器，作為所述前端組件的輸出端與所述光環行器的第一端口連接；

所述光環行器的第二端口與所述待測傳感光纖連接；

所述光環行器的第三端口輸出到所述探測處理組件。

4.如權利要求1所述的Ф-OTDR系統，其特征在于，

所述雙脈沖激光信號，與所述驅動信號源產生的用于驅動聲光調制器的射頻雙脈沖信號具有相同的重復頻率、脈沖寬度、兩個脈沖信號之間的時延和相位差；

所述脈沖寬度取值范圍為：50ns≤W≤200ns；

所述兩個脈沖信號之間的時延50ns≤τ≤300ns；

所述相位差為滿足：

i為所述雙脈沖激光信號的生成次數，θ為相移常量，所述θ取值為π/2或π/3。

5.如權利要求1所述的Ф-OTDR系統，其特征在于，所述探測處理組件，包括：

順序連接的第二摻鉺光纖放大器、光濾波器、光電探測器、數據采集卡和上位機；

所述第二摻鉺光纖放大器作為所述探測處理組件的輸入端與所述光環行器的第三端口連接；

所述光電探測器，接收所述后向瑞利散射光信號的干涉信號進行光電轉換，產生電信號輸出到數據采集卡；

所述數據采集卡對輸入的電信號進行采樣，將采樣的電信號數據輸出到上位機進行解調，獲取振動事件的位置信息、振動波形和/或頻譜信息。

6.如權利要求5所述的Ф-OTDR系統，其特征在于，所述上位機，計算確定所述電信號數據的差分相位結果將所述差分相位結果以二維數據矩陣的形式進行存儲；計算所述二維數據矩陣在變量i方向的標準差并與預設閾值比較，獲取振動事件的位置信息、振動波形和/或頻譜信息。

7.一種基于權利要求1至6任一所述的Ф-OTDR系統的解調方法，其特征在于，包括：

所述上位機，通過預先構建的計算公式，結合多組不同相位差的后向瑞利散射光信號的干涉信號I_i(t)，得到多個所述干涉信號的差分相位結果

結合變量i與所述差分相位結果建立二維數據矩陣

對所述二維數據矩陣求標準差D(t)，根據所述標準差D(t)，進行振動事件的判定，確定所述振動事件的位置信息，時域波形信息和/或頻譜信息。