[发明专利]基于布里渊散射的光电分布式测量装置

权利要求书

1.一种用于数字处理来自基于布里渊散射的光电分布式测量装置的信号的方法，所述光电分布式测量装置包括发射第一频率ν₀的连续光信号的连续光源(1)、能够将所述连续光信号分为分布到两个臂中的两个相同的信号的耦合器(2)，第一臂包括用于生成频移脉冲的包括至少一个声光调制器(3)的装置(30)，所述声光调制器能够将所述连续光信号变换为频率为νp的脉冲信号，所述脉冲信号旨在注入到待测试的光纤(5)中使得所述光纤作为回报通过自发的布里渊反向散射发射频率νF等于νp-νBz的信号，其中，νBz是在所述光纤(5)的每个点z处待测量的布里渊频率，并且第二臂形成本地振荡器(16)，所述本地振荡器发射旨在与由待测试的所述光纤(5)通过布里渊反向散射发射的返回信号混合的另一个光信号，以允许降低所述返回信号的频率，使得检测模块(9)能够检测所述光纤的每个点z处的所述布里渊移频νBz，并且使得处理模块(12)能够将所述光纤的每个点z处的该布里渊移频νBz与温度值和应变值关联，其中，所述本地振荡器(16)包括参考光纤(18)，所述参考光纤具有与待测试的所述光纤(5)的布里渊频率相同或接近的布里渊频率，所述参考光纤(18)响应于在所述第二臂中由所述光源(1)发射的所述连续光信号而通过自发的布里渊反向散射发射信号，所述布里渊反向散射的信号以频率ν_OL＝ν0-ν_BRef发射，其中，ν_BRef是没有应变且处于参考温度的所述参考光纤的所述布里渊频率；其特征在于，过程包括以下步骤：

a)将对应于来自待测试的光纤(5)的反向散射信号与来自所述参考光纤(18)的反向散射信号之间的差拍并被光电检测器(9)检测的信号进行数字化，

b)通过应用矩形、或Hamming、或Hann、或Blackman-Harris窗类型的滑动时间窗将所述数字化的信号切成多个片段，每个片段的宽度等于注入到待测试的所述光纤(5)中的所述脉冲信号的半脉冲的时间宽度，每个片段的宽度进一步以对应于待测试的所述光纤(5)的坐标点z的日期t为中心，

c)通过使用快速傅里叶变换FFT算法，计算所述数字化的信号的每个片段的频谱；

d)重复步骤a)、b)和c)并且对针对待测试的所述光纤的每个点z获得的谱求平均；

e)使用在先前步骤中获得的结果，绘制测量的作为反向散射往返时间tz的函数的分布式频率变化的曲线，

f)对获得的所述测量的分布式频率变化曲线一方面应用温度灵敏系数，并且另一方面应用应变灵敏系数，以便分别获得在温度分布式测量方面的结果或者在应变分布式测量方面的结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字处理与获取并行地由图形处理单元类型的图形处理器执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考光纤(18)具有与待测试的所述光纤(5)的布里渊频率相同或接近的布里渊频率，所述参考光纤(18)具有与待测试的所述光纤(5)的布里渊频率接近的布里渊频率指所述参考光纤(18)的布里渊频率相对于待测试的所述光纤(5)的布里渊频率具有小于50MHz的频率偏差。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述差拍的带宽被光电检测器(9)限制为小于1GHz，在以200MHz为中心的频带中，所述光电检测器(9)能够检测来自待测试的所述光纤(5)的所述反向散射信号与来自所述参考光纤(18)的所述反向散射信号之间的所述差拍，

所述数字化的信号是由所述光电检测器(9)检测到的差拍信号，所述数字化由模数转换器(11)执行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

由所述参考光纤中的布里渊散射提供的光强噪声通过布置在耦合器(8)与所述光电检测器(9)之间的低频电滤波器消除。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

脉冲在频率上以由所述声光调制器(3)执行的大于100MHz的频移偏移。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

基于布里渊散射的所述光电分布式测量装置在板上，它的电源是来自电池的通常为12或24伏特的低压电源。