[实用新型]一种超长距离分布式光纤传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及长距离分布式光纤温度、振动传感技术领域。

背景技术

分布式光纤传感装置基于光线背向散射原理，当激光脉冲在光纤中传输时，光纤中会不断产生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里渊散射等散射光，其中一部分会反方向传输到“源头”，我们称这部分散射光为“背向散射光”。散射光信号比较弱，需要高灵敏度光电探测器和放大电路才能接收到。

在分布式光纤传感装置中，散射信号强度随着探测距离的增加呈指数关系下降，在不降低装置信噪比的情况下，通常有两种方法，一是提高光源入射功率，二是提高接收电路灵敏度和动态范围；但实际上，光源入射功率和接收电力灵敏度及动态范围都是有限度的，远远不能满足超长距离探测的需求。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型提供一种超长距离分布式光纤传感装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种超长距离分布式光纤传感装置，采用多级中继放大模块，每级中继放大模块包括两个光纤耦合器、一个分光滤光器件和一个光无源模块；大功率脉冲光源发出的脉冲光经光纤耦合器的分光将探测所需的脉冲光输入第一级分光滤光器件，其余脉冲光通过传输光纤输入第二级光纤耦合器，泵浦光源发出的泵浦光经光纤耦合器分光后将所需的泵浦光输入光无源模块为其提供能量，其余泵浦光输入第二级对应的光纤耦合器；级与级之间分离 脉冲光的光纤耦合器和分离泵浦光的光纤耦合器分别通过一根传输光纤相连，级与级之间光无源模块和分光滤光器件通过一根探测光纤相连。

所述的中继放大模块作为一个整体，嵌入两段探测光缆的连接处。

大功率脉冲光源发出的脉冲光经第一级光纤耦合器分光后，所需的脉冲光进入第一级的分光滤光器件，经过光无源模块进入隔离器，泵浦光源的光经过另一光纤耦合器分光，将所需的泵浦光输入光无源模块用以提供能量，第一级两个光纤耦合器将剩余的脉冲光和泵浦光分别输入第二级的两个光纤耦合器，第二级的两个光纤耦合器同样按照比例将装置所需的脉冲光和泵浦光输入第二级分光滤光器件和光无源模块，剩余光输入第三级的两个光纤耦合器，依次向下传输。光在光纤中传输时产生的后向散射光沿传感光纤后向传输，至各级中继放大模块时经EDFA放大、分光滤光器件的滤光分离得到需要的各种后向散射光，从而完成后向散射光的提取，提取出的后向散射光进入装置主机的处理系统，完成分布式光纤传感装置的信号处理工作。

所述的第二级中继放大模块开始，每级中继放大模块前增加一个隔离器，一端连接探测光纤，一端连接分光滤光器件，只能允许后向散射光向前传输，从而防止上一级的光脉冲对下一级产生影响，导致下一级可能同时出现多个脉冲光的情形。

大功率脉冲光源用于产生大功率脉冲光源，所述大功率脉冲光源经过多个耦合器间隔一定长度注入传感光缆，从而提高超大长度系统信噪比；

光纤耦合器用于脉冲光源和泵浦光源的分配；所述的每一级的两个光纤耦合器，输出端的分光比可以根据光源的功率和需要探测的长度计算设定。

所述的分光滤光器件可以为波分复用器、光纤耦合器或者环形器等能把探测 脉冲引入探测光缆，同时能过滤所需后向散射光的器件。

泵浦光源用于光无源模块的泵浦光源，是光无源模块的能量来源，通过EDFA将其能量转化到后向散射光信号上；

分光滤光器件用于将脉冲光引入到探测光缆中，同时将需要分离的后向散射光过滤出来。

EDFA是标准掺铒光纤光大器的简化形式，主要是其中的无源部分，而将有源部分提到了最前端，从而实现中继放大的无源放大；

续接接口用于装置扩展，从而可以接入更长的探测光缆；

处理系统用于光散射信号的接收、放大及处理。

所述的光无源模块可以为掺铒光纤放大器。