[发明专利]一种超长距离布里渊光时域分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种布里渊光时域分析仪，具体涉及一种超长距离布里渊光时域分析仪。

背景技术

已知的，分布式光纤传感器是一种以激光背向散射效应为测量机制的新型传感器，根据散射效应的不同，可分为瑞利、拉曼和布里渊型传感器。其中布里渊光时域分析仪是利用受激布里渊散射效应的分布式光纤传感器，可以实现数十公里的光纤温度、应变测量，具有测量距离远、测量精度高等特点，在架空线路、海底电缆、输油管道、土木结构等领域具有较为广泛的应用，是目前最具应用前景的光纤传感器之一。

布里渊光时域分析仪有两个激光光源：泵浦光和探测光，其中一个激光的频率固定不变，另外一个激光的频率则来回扫描，实现光纤布里渊频谱的扫描，从而实现分布式光纤温度、应变感知。为实现泵浦光和探测光的控制以及频率扫描，现有的布里渊光时域分析器均将泵浦光源和探测光源均设置于传感光纤的一侧的机箱内，传感光纤采用U型往返配置（环路结构）。这样，泵浦光和探测光均需经历两倍于传感距离的光纤长度才能实现测量，这不仅浪费了泵浦光和探测光的能量以及测量时间，更关键的是受光纤非线性效应限制。

经过检索发现，中国专利、专利名称：一种长距离光纤布里渊光时域分析器；公开号：CN102853857A；公开日：2013年01月02日；其将泵浦光和探测光分别设置在传感光纤的两端，并通过第一和第二远程通信模块实现两者的控制，在不牺牲测量性能的前提下，大大提升了设备的测量距离。随着光纤长度的继续增加，由于光纤损耗的存在，探测光越来越微弱；并且受限于光纤非线性效应，无法通过增加入射光功率方式来增加探测光的能量，从而导致尾端的测量精度较差，无法满足超长距离监测需要。对于电力架空线路，光缆的距离普遍较长，特别是对于超高压/特高压线路以及西部地区，光缆的距离基本都超过一百公里，甚至达到两三百公里。现有技术方案难以满足超长距离线路分布式在线监测的需求。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种超长距离布里渊光时域分析仪，本发明能够有效增加系统的传感距离，并且不牺牲空间分辨率和测量精度。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种超长距离布里渊光时域分析仪，包括主设备、从设备、传感光纤和通信光纤，所述主设备中探测光源的输出端与频率测量及信号输出模块的输入端相连接，频率测量及信号输出模块的输出端与第一波分复用器的第一端口相连接，第一波分复用器的第二端口与后向泵浦激光器相连接，第一波分复用器的第三端口与传感光纤的左端相连接，所述探测光源和频率测量及信号输出模块分别连接主设备控制器，所述主设备控制器连接第一光纤收发器，所述第一光纤收发器连接通信光纤的左端，所述从设备中的泵浦光源的输出端与扰偏器的输入端相连接，所述扰偏器的输出端与第二波分复用器的第一端口相连接，第二波分复用器的第二端口与前向泵浦激光器相连接，第二波分复用器的第三端口与传感光纤的右端相连接，所述泵浦光源和扰偏器分别连接从设备控制器，所述从设备控制器连接第二光纤收发器，所述第二光纤收发器连接通信光纤的右端形成所述的超长距离布里渊光时域分析仪。

所述的超长距离布里渊光时域分析仪，所述频率测量及信号输出模块包括第一光纤耦合器、脉冲调制器、光环形器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、频率探测器和光电转换电路，所述第一光纤耦合器的输入端与探测光源的输出端相连接，第一光纤耦合器的第一输出端与脉冲调制器的输入端相连接，第一光纤耦合器的第二输出端与第三光纤耦合器的第一输入端相连接，脉冲调制器的输出端与光环形器的第一端口相连接，光环形器的第二端口与第二光纤耦合器的一个输入端相连接，光环形器的第三端口与光电转换电路的输入端相连接，第二光纤耦合器的另一个输入端与第三光纤耦合器的第二输入端相连接，第二光纤耦合器的输出端与第一波分复用器的第一端口相连接，第三光纤耦合器的输出端与频率探测器的输入端相连接，频率探测器的输出端与光电转换电路的输出端分别与主设备控制器连接。

所述的超长距离布里渊光时域分析仪，所述第一波分复用器为1450/1550宽带薄膜型波分复用器。

所述的超长距离布里渊光时域分析仪，所述第二波分复用器为1450/1550宽带薄膜型波分复用器。

所述的超长距离布里渊光时域分析仪，所述后向泵浦激光器的波长为1420～1480nm、功率为200～500mW的半导体激光器。

所述的超长距离布里渊光时域分析仪，所述前向泵浦激光器的波长为1420～1480nm、功率为200～500mW的半导体激光器。