[实用新型]基于布里渊散射的分布式测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种基于布里渊散射的分布式测量系统。

背景技术

电力系统中，电缆、风电设备等长期暴露在空气中，容易受到外力及外界环境变化的影响。如大风、地震和冰灾等将使设备发生形变产生弧垂，从而导致产生应力应变，设备强度下降，造成线路中断故障。而应力对设备影响并不能直观表现出来，一旦应力积累到一定程度，造成设备工作中断，会严重影响电力系统输供电的安全。另一方面，在电力系统中，高温、火灾也是影响电力系统安全运行的常见事故，所以温度在线监测的质量同样对电力系统安全运行举足轻重。因此，及时监测和掌握设备应力应变和温度变化情况，并及时发现故障而采取有效地预防措施，对提高电力系统的可靠性和安全性至关重要。

布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程，布里渊散射与入射光之间具有一定的频差，该频差与温度和应变之间具有良好的线性关系，同时与功率与温度呈正比关系。光纤作为传感介质，具有体积小、重量轻、抗电磁干扰以及易于组网等优点。通过测量光纤中的布里渊频谱可以实现环境中温度和应变的分布式传感，基于光纤布里渊散射的分布式传感技术应用而生。

但是，由于光纤中布里渊频移同时受应变和温度的影响，仅由单一的布里渊频移无法分辨出该频移是由应变还是由温度引起，使得这种传感技术的实用场合受到了很大限制，这种现象，称为布里渊散射光纤传感器的“交叉敏感”问题。

为了解决这一问题，提出了多种解决方案。例如，通过研究大有效面积非零色散位移光纤的布里渊散射谱与应变和温度的关系，从而提出的解决布里渊散射光纤传感器交叉敏感问题的方案。此外，还提出了采用温度补偿的方法来解决交叉敏感问题。但是，大有效面积非零散射光纤的使用，系统成本增加，且无法与已铺设的光缆融合，且检测响应时间长，测量精度不高。采用温度补偿法，测量精度不高，检测响应时间长。

实用新型内容

基于此，有必要针对响应时间长、测量精度不高的问题，提供一种基于布里渊散射的分布式测量系统。

一种基于布里渊散射的分布式测量系统，包括：

可将激光分束为本振光和泵浦光的第一激光单元；

可将激光调制成可作为探测光的正交频分复用光信号的第二激光单元；

非同轴多芯光纤，一端接收所述第一激光单元的泵浦光，另一端接收所述正交频分复用光信号；

可得到所述非同轴多芯光纤纤芯布里渊频移的光纤传感单元，分别与所述第一激光单元和第二激光单元连接，所述本振光和探测光均输入所述光纤传感单元。

在其中一实施例中，所述第一激光单元包括泵浦激光器、将激光分束的第一光耦合器、进行脉冲或随机序列调制的第一电光调制器、第一光纤放大器、光环形器，所述泵浦激光器与所述第一耦合器连接，所述泵浦激光器输出的激光一束输入光纤传感单元，另一束依次通过第一电光调制器、第一光纤放大器和光环形器输入所述非同轴多芯光纤，所述光环形器与所述光纤传感单元连接。

在其中一实施例中，所述光环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一光纤放大器通过第一端口与所述光环形器连接，所述非同轴多芯光纤一端与所述第二端口连接，所述光纤传感单元通过第三端口与所述光环形器连接。

在其中一实施例中，所述第一激光单元还包括光滤波器，所述光滤波器的一端与所述光环形器连接，另一端与所述光纤传感单元连接。

在其中一实施例中，所述第二激光单元包括探测光激光器、可将激光调制成正交频分复用光信号的第二电光调制器、第二光纤放大器，所述探测光激光器输出的激光依次通过第二电光调制器、第二光纤放大器输入非同轴多芯光纤。

在其中一实施例中，所述第二电光调制器包括正交频分复用光信号发生器、数模转换器、驱动器和电光调制装置，所述正交频分复用光信号发生器、数模转换器、驱动器和电光调制装置依次连接，所述探测光激光器与所述电光调制装置连接，所述第二光纤放大器与所述电光调制装置连接。

在其中一实施例中，所述光纤传感单元包括光电接收检测装置、模数转换器、信道估计装置和主控显示设备，所述光电接收检测装置分别与所述第一激光单元和第二激光单元连接，所述模数转换器与所述光电接收检测装置连接，所述信道估计装置与所述模数转换器连接，所述主控显示设备与所述信道估计装置连接和第一激光单元连接。