[发明专利]同时测量静态/动态应变、温度的光纤传感器系统及方法

权利要求书

1.一种同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，该系统包括：B-OTDA传感器系统和Φ-OTDR传感系统，其特征在于，在B-OTDA传感器系统和Φ-OTDR传感系统的基础上，还包括光开关，所述光开关用于切换工作模式使光纤传感器系统在两种工作模式下跳转，以实现静态应变与动态扰动的同时测量。

2.如权利要求1所述的同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，其特征在于，所述光开关用于切换两种工作模式具体包括：当光开关a端子与b端子接通时，即相位调制器和偏振控制器工作，传感系统回路闭合时，系统工作于B-OTDA模式；当光开关a端子与c端子接通，即相位调制器和偏振控制器不工作，传感系统回路断开时，系统工作于Φ-OTDR模式。

3.如权利要求1或2所述的同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，其特征在于，所述B-OTDA传感器系统具体包括：光纤激光器(1)、隔离器(2)、耦合器(3)、相位调制器(4)、光开关(5)、偏振控制器(6)、波形发生器(7)、声光调制器(8)、数据采集处理系统(9)、扰偏器(10)、掺铒光纤放大器(11)、可调谐滤波器(12)、光环形器(13)、光电探测器(14)、波分复用器(15)、拉曼放大系统(16)、微波发生器(17)、电光调制器(18)。

4.如权利要求1至3之一所述的同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，其特征在于，所述Φ-OTDR传感系统具体包括：光纤激光器(1)、隔离器(2)、耦合器(3)、光开关(5)、波形发生器(7)、声光调制器(8)、数据采集处理系统(9)、掺铒光纤放大器(11)、可调谐滤波器(12)、光环形器(13)、光电探测器(14)、波分复用器(15)、拉曼放大系统(16)。

5.如权利要求3或4所述的同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，其特征在于，所述拉曼放大系统(16)包括：14XX/15XX WDM，14XX拉曼泵浦源，其中，所述14XX/15XX WDM用于将布里渊探测波、布里渊泵浦波及所述14XX拉曼泵浦源，即B-OTDA工作模式，或者瑞利脉冲波、拉曼泵浦源，即Φ-OTDR工作模式耦合进传感光纤；所述14XX拉曼泵浦源用于产生分布式拉曼放大，其中，输出功率＞300mW，波长14XXnm。

6.如权利要求3或4所述的同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，其特征在于，所述掺铒光纤放大器(11)共二只，一只与所述扰偏器(10)相连，用于放大布里渊泵浦波/瑞利脉冲光，另一只与所述电光调制器(18)相连，用于放大布里渊探测波。

7.一种同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.在B-OTDA传感器系统和Φ-OTDR传感系统的基础上，增设光开关；

B.通过切换所述光开关的工作模式，使光纤传感器系统在两种工作模式下跳转，以实现在一套光纤传感系统中得出动态应变、静态应变以及温度的传感信息。

8.如权利要求7所述同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统的方法，其特征在于，步骤B中具体包括：

a.当所述光开关a端子与b端子接通时，系统处于B-OTDA工作模式，对微波发生器进行扫频，利用数据采集处理系统得出被检测对象静态应变及温度的沿光纤分布；

b.当所述光开关a端子与c端子接通时，系统处于Φ-OTDR的工作模式，相干瑞利散射光携带的应变/应力传感信息经带通滤波器滤除放大的自发辐射噪音后由光电探测器检测，得出光纤沿线的即时扰动信息。