[实用新型]动态分布式布里渊光纤传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种动态分布式布里渊光纤传感装置。

背景技术

光纤布里渊光时域分析技术(BOTDA)是一种基于受激布里渊散射效应的分布式光纤传感技术，通过将一束泵浦光(脉冲光)和一束探测光(连续光)分别注入光纤两端，当两束光的频率差在布里渊增益范围时，两束光之间由于受激布里渊效应发生能量转移；对探测光逐点扫频，可得出传感光纤沿线的布里渊增益谱(BGS)分布，由此可以得到布里渊频移(BFS)沿传感光纤的分布，利用频移量与温度/应变成正比关系以及光时域反射技术，可实现温度和应变的分布式测量。

BOTDA技术具有探测信号较强，传感距离长、测量精度高的特点，在大型基础设施结构健康监测中有着广泛的应用。但是由于其测量过程往往需要扫描几百兆赫兹的布里渊增益谱来获得布里渊频移，测量时间较长，因此不能将其应用于动态事件如动态应变、振动等的测量。目前已有的可用于动态信号测量的BOTDA技术，有频率梳免扫频法，调制探测光频率法或者可变频探测光法和布里渊增益斜率法，这些方法中，布里渊增益斜率法最为简单且性能效果较好，其他方法需要复杂的频率调制和数据处理，然而布里渊增益斜率法除了测量范围有限外还存在一个严重的问题，系统的测量精度严重受泵浦光功率波动的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的是布里渊增益斜率法BOTDA动态传感技术中测量精度严重受泵浦光功率波动影响的问题，提供了一种基于相干探测和BGS双斜率频点辅助方法的动态分布式布里渊光纤传感装置，可以在保证布里渊光纤传感系统具有较长传感距离的同时，还能实现较高测量精度的动态事件测量。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种动态分布式布里渊光纤传感装置，包括窄线宽激光器、保偏耦合器、耦合器、第一电光强度调制器、脉冲信号发生器、移频器、光放大器、扰偏器、光环形器、偏振控制器、第二光电强度调制器、微波信号源、传感光纤、3dB耦合器、平衡光电探测器和数据采集处理模块。窄线宽激光器的输出端连接保偏耦合器的输入端，保偏耦合器的两路输出端分别连接第一电光强度调制器的输入端和耦合器的输入端。脉冲信号发生器直接连接第一电光强度调制器的射频接口，第一电光强度调制器的输出端连接光放大器的输入端；光放大器的输出端连接扰偏器的输入端；扰偏器的输出端与光环形器的A端口相连接。耦合器的两路输出端分别连接移频器的输入端和3dB耦合器的一个输入端；移频器的输出端连接偏振控制器的输入端，偏振控制器的输出端连接第二光电强度调制器的输入端，微波信号源直接连接第二电光强度调制器的射频接口；第二电光强度调制器的输出端连接传感光纤的一端；传感光纤的另一端连接光环形器的B端口；3dB耦合器的另一个输入端连接光环形器的C端口。3dB耦合器的输出端经平衡光电探测器与数据采集处理模块相连。

上述方案中，第一电光强度调制器的输出的泵浦脉冲光宽度为10ns-50ns。

上述方案中，移频器的移频量f₀＝Δv_B/2,其中Δv_B为受激布里渊增益谱的半高全宽。

上述方案中，微波信号源输出的微波电信号的频率等于传感光纤未受动态应变时的布里渊频移。

上述方案中，所述传感光纤为普通单模光纤。

上述方案中，所述平衡光电探测器的探测带宽为12GHz。

与现有技术相比，本实用新型基于相干探测和BGS双斜率频点辅助方法的动态分布式布里渊光纤传感装置，其同时采用了布里渊增益谱双斜率频点辅助法和相干探测两种技术。相干探测技术可以提高系统的信噪比、测量精度和增加传感距离；布里渊增益谱双斜率频点辅助法克服了传统布里渊增益斜率频点辅助法中泵浦脉冲光功率波动对测量精度影响的问题。因此本实用新型可以在保证布里渊光纤传感系统具有较长传感距离的同时，还能实现较高测量精度的动态事件测量。

附图说明

图1为动态分布式布里渊光纤传感装置的示意图。

具体实施方式

一种动态分布式布里渊光纤传感装置，如图1所示，它包括窄线宽激光器01、保偏耦合器02、耦合器03、第一电光强度调制器04、脉冲信号发生器05、移频器06、光放大器07、扰偏器08、光环形器09、偏振控制器10、第二光电强度调制器11、微波信号源12、传感光纤13、3dB耦合器14、平衡光电探测器15和数据采集处理模块16。