[发明专利]一种分布式光纤曲率传感器

说明书

本发明属于传感器技术领域，公开了一种分布式光纤曲率传感器，包括：调频单元、脉冲调制单元、传感光纤、光源以及光信号处理单元；所述光源分别与所述调频单元以及所述脉冲调制单元，输出光信号；所述调频单元与所述传感光纤第一端相连，发送调频后的光信号；所述脉冲调制单元与所述传感光纤的第二端相连，向所述传感光纤输送光脉冲信号；所述光信号处理单元与所述传感光纤相连，接收所述传感光纤的输出光信号，并解析得到布里渊频移；其中，所述传感光纤采用少模光纤，所述少模光纤的模式包括2～5模。本发明通过传感器实现连续的曲率测量，同时高精度针对性的测量曲率变化。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种分布式光纤曲率传感器。

背景技术

目前，基于光纤的曲率传感器的基本原理主要是对由于光纤弯曲所引起的光纤中传输光的强度或相位变化进行测量，以计算出光纤的弯曲情况。

基本技术原理主要包括：长周期光纤光栅技术，布拉格光纤光栅技术，光纤Sagnac环技术，Mach-Zehnder干涉技术以及光纤定向耦合技术。然而，基于以上技术所设计的光纤曲率都是单点式或多点式，无法实现对整条光纤曲率的连续测量，限制了其应用场景。

发明内容

本发明提供一种分布式光纤曲率传感器，解决现有技术中曲率测量的位置少，无法连续测量，严重制约了应用范围的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式光纤曲率传感器，包括：调频单元、脉冲调制单元、传感光纤、光源以及光信号处理单元；

所述光源分别与所述调频单元以及所述脉冲调制单元，输出光信号；

所述调频单元与所述传感光纤第一端相连，发送调频后的光信号；

所述脉冲调制单元与所述传感光纤的第二端相连，向所述传感光纤输送光脉冲信号；

所述光信号处理单元与所述传感光纤相连，接收所述传感光纤的输出光信号，并解析得到布里渊频移；

其中，所述传感光纤采用少模光纤，所述少模光纤的模式包括2～5模。

进一步地，所述调频单元包括：第一偏振控制器、第一电光调制器、微波源、第二偏振控制器以及扰偏器；

所述微波源与所述第一电光调制器相连，驱动所述第一电光调制器动作；

所述第一偏振控制器与所述光源相连，获取光源光信号并调整偏振态，输出一次偏振光信号；

所述第一电光调制器的输入端与所述第一偏振控制器的输出端相连，获取所述一次偏振光信号并调节其频率；

所述第二偏振控制器与所述第一电光调制器输出端相连，获取调频后的光信号并调整其偏振态，输出二次偏振光信号；

所述扰偏器与所述第二偏振控制器输出端相连，再次调整偏振态，后输出给所述传感光纤。

进一步地，所述脉冲调制单元包括：第三偏振控制器、第二电光调制器、任意波形发生器以及光放大器；

所述第三偏振控制器与所述光源相连，获取所述光源光信号并调整偏振态；

所述第二电光调制器的输入端分别与所述任意波形发生器以及所述第三偏振控制器相连，输出脉冲光信号；

所述光放大器分别与所述第二电光调制器的输出端相连，放大功率并输入到所述传感光纤，激发布里渊散射效应。

进一步地，所述光信号处理单元包括：光滤波器、光电探测器、数据采集卡及数字信号处理器；

所述光滤波器与所述传感光纤相连，获取其输出光中的斯托克斯光时域信号；