[發明專利]一種時頻域多模式工作的光纖振動傳感設備

在審

• 申請號: 202210643458.3
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN114910155A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 岳耀笠;羅青松;何如龍;隗小斐;張青春;喻鵬;歐陽竑;唐超;胡怡威;馬俊嵩
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所;中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 覃永峰

本發明公開了一種時頻域多模式工作的光纖振動傳感設備，包括特定方式連接的時頻域調制控制模塊、第一保偏窄線寬激光器、第二保偏窄線寬激光器、第一1×2保偏光纖耦合器、第二1×2保偏光纖耦合器、第一聲光開關、第一摻鉺光纖放大器、第一波分復用器、光纖環形器、第二波分復用器、第一偏振分集相干檢測模塊、信號處理組件、第三1×2保偏光纖耦合器、第四1×2保偏光纖耦合器、第二聲光開關、第二摻鉺光纖放大器、第三1×2保偏光纖耦合器、第四1×2保偏光纖耦合器、第二聲光開關、第二摻鉺光纖放大器，第二偏振分集相干檢測模塊、第一副干涉儀、第二副干涉儀。這種設備采用同一套硬件實現φ?OTDR工作模式或OFDR工作模式，綜合性能高。

技術領域

本發明涉及分布式光纖傳感技術，尤其是適用于超長距離光纖振動探測的、同時支持分布式光纖聲學傳感的光纖傳感設備，具體是一種時頻域多模式工作的光纖振動傳感設備。

背景技術

典型的分布式光纖振動傳感器有相位敏感光時域反射計（φ-OTDR）、光頻域反射計（OFDR）等，其中，φ-OTDR發射高相干的脈沖激光、采用直接探測或外差檢測的方式工作，具有振動信號檢測靈敏度高、支持聲紋識別和非接觸振動信號空間定位等優點，但也存在著不使用分布式光纖放大時探測動態范圍有限、探測距離偏短的問題；OFDR發射高相干的三角波或鋸齒波線性調頻的連續激光或調頻脈沖激光、采用外差檢測的方式工作，具有探測動態范圍大、探測距離長、分辨率高、級聯放大信噪比高等優點，但也存在相位解調技術復雜、聲紋識別困難的問題；當前尚沒有一種分布式光纖振動傳感裝置能夠同時滿足探測距離長、級聯放大信噪比高、支持聲紋識別的要求。

發明內容

本發明的目的是針對φ-OTDR探測距離偏短、OFDR不支持聲紋識別的缺點，而提供一種時頻域多模式工作的光纖振動傳感設備。這種設備通過模式切換既可以支持φ-OTDR工作模式、又可以支持OFDR工作模式，這種設備采用模式切換既能實現超長單端探測距離、又支持聲紋識別傳感探測，這種設備采用同一套硬件實現φ-OTDR工作模式或OFDR工作模式，綜合性能高。

實現本發明目的的技術方案是：

一種時頻域多模式工作的光纖振動傳感設備，包括：

時頻域調制控制模塊和與時頻域調制控制模塊連接的第一保偏窄線寬激光器λ1和第二保偏窄線寬激光器λ2；

還包括第一保偏窄線寬激光器λ1依次連接的第一1×2保偏光纖耦合器A1、第二1×2保偏光纖耦合器A2、第一聲光開關AOM-1、第一摻鉺光纖放大器EDFA-1、第一波分復用器WDM-1、光纖環形器CIR、第二波分復用器WDM-2、第一偏振分集相干檢測模塊PDI-1、信號處理組件，其中，光纖環形器CIR連接待測傳感光纜，第一偏振分集相干檢測模塊PDI-1與第二1×2保偏光纖耦合器A2連接，第一聲光開關AOM-1還與時頻域調制控制模塊連接，所述信號處理組件包括數據采集卡及計算機，數據采集卡用于將光電探測器輸出的模擬信號放大并轉換成數字信號，并傳遞給計算機進行解調運算；

還包括第二保偏窄線寬激光器λ2依次連接的第三1×2保偏光纖耦合器B1、第四1×2保偏光纖耦合器B2、第二聲光開關AOM-2、第二摻鉺光纖放大器EDFA-2，其中，第二摻鉺光纖放大器EDFA-2與第一波分復用器WDM-1、第二偏振分集相干檢測模塊PDI-2依次連接，第二偏振分集相干檢測模塊PDI-2與第四1×2保偏光纖耦合器B2連接，第二聲光開關AOM-2也與時頻域調制控制模塊連接；

還包括與第一保偏窄線寬激光器λ1及時頻域調制控制模塊均連接的第一副干涉儀OFI-1；

還包括與第二保偏窄線寬激光器λ2及時頻域調制控制模塊均連接的第二副干涉儀OFI-2。