[发明专利]一种基于拉曼光反射的波分复用装置及光纤测温系统

说明书

技术领域

 本发明涉及光纤传感领域，具体地说是一种特别适用于长距离实时温度测量的基于拉曼光反射的波分复用装置及光纤测温系统。

背景技术

众所周知，光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信技术发展的一种新的传感技术，是20世纪70年代中期以来国际上发展最快的高科技应用技术，光纤传感器与以电为基础的传感器有本质区别，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，以其独有的特质而得以广泛应用，其中分布式光纤传感技术是当前光纤在工业检测应用中的一个亮点，在基于拉曼光反射的温度检测装置的工作过程中，当测温主机中的光源向光纤中注入光脉冲后，拉曼散射光会沿光纤反射回来，其反射回的拉曼光的幅度与外界温度的高低有着较明显的关系，而某一温度下的位置信息则可由反射光的返回时间确定，这样通过连续采集反射光的幅度，即可得到温度和位置信息。由于反射光的光强非常微弱，为了实现较好的检测效果，往往需要对反射信号进行增强处理，其采用的方法为对反射信号进行多次累加、平均，以克服干扰，在此过程中，其累加次数一般需要超过万次才能有较好效果，这就导致系统需要将采集到的信号送入微机或微处理器中进行累加处理，而由于传输以及运算速度的影响，必须要加入缓存，并且每批数据与下批数据必须留有足够的时间间隔，这样，如要进行万次累加、平均处理，将会消耗很长时间，检测的实时性会大大折扣。

为了保证系统工作的准确性和实时性，对光信号高质量的获取成为关键。

在基于拉曼光反射的光纤测温系统中，沿光纤反射回来的光中包括斯托克斯光和反斯托克斯光以及瑞利光等信号，其中反斯托克斯对温度尤为敏感，在工作过程中将其与斯托克斯光分别分离出来，用作温度敏感信号，现阶段对斯托克斯光和反斯托克斯光的分离主要采用波分复用器WDM对反射光进行处理，如CN201903408U所提出的一种新型光纤波分复用器，通过设置分光器和滤波片能够同时实现对斯托克斯、反斯托克斯等温度敏感信号以及用作参考的瑞利信号的分离，该技术方案在对温度敏感信号进行分离时，采用将包含多种光信号的散射光通过滤光片的做法，这导致在各信号分离过程中隔离度很低，其他光信号容易混入所需信号中，造成分离效果差，有用信号损耗大，影响了系统的灵敏度。

根据理论计算能够获得温度敏感光信号即斯托克斯、反斯托克斯信号的理论波长，然而由于实际系统会受外界多种因素的影响，为了提高系统灵敏度，应当尽可能多的接受温度敏感光信号，因此怎样设置滤波片的最佳带宽是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的光信号分离效果差、有用信号损耗大等不足，提出一种能够增强温度灵敏光信号的接收能力、降低有用光信号损耗、提高光信号隔离度以及信号分离质量，进而提高光纤测温系统准确性、灵敏性的基于拉曼光反射的波分复用装置及光纤测温系统。

本发明可以通过以下措施达到：

一种基于拉曼光反射的波分复用装置，其特征在于由三个分别具有输入、反射、透射端口的WDM组成，其中第一WDM的反射端与第二WDM的输入端相连接，第二WDM的反射端与第三WDM的输入端相连接，

所述第一WDM中滤光片为中心滤波片，其带宽范围为1540～1560nm或950～980nm，透射端输出瑞利光信号；

所述第二WDM中的滤光片为AS滤光片，其带宽范围为1436-1495nm或922-939nm，透射端输出反斯托克斯光信号；

所述第三WDM中的滤光片为S滤光片，其带宽范围为1628-1685nm或996-1020nm，透射端输出斯托克斯光信号。

一种基于拉曼光反射的光纤测温系统，其中设有波分复用装置，其特征在于所述波分复用器由三个分别具有输入、反射、透射端口的WDM组成，其中第一WDM的反射端与第二WDM的输入端相连接，第二WDM的反射端与第三WDM的输入端相连接，

所述第一WDM中滤光片为中心滤波片，其带宽范围为1540～1560nm或950～980nm，透射端输出瑞利光信号；

所述第二WDM中的滤光片为AS滤光片，其带宽范围为1436-1495nm或922-939nm，透射端输出反斯托克斯光信号；

所述第三WDM中的滤光片为S滤光片，其带宽范围为1628-1685nm或996-1020nm，透射端输出斯托克斯光信号。