[实用新型]一种全分布式光纤温度及应力传感系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及分布式光纤传感领域，尤其涉及一种全分布式光纤温度及应力的传感系统。

背景技术

当光在光纤中传播时，如果外界环境发生变化，光在光纤中的一些参量会因此而改变，比如光速、相位，甚至光的偏振态也会因此而变化。通过测量传输光纤中的这些光参量便可以获得相应的物理量，我们将这种利用光纤来做传感器的技术，称之为光纤传感技术。

分布式光纤传感技术以光纤作为传感原件，光纤本身就是传递信息的媒介，而且又同时具有传感的功能，因此具有传统电量型传感器所无法比拟的优势。光纤的覆盖面广，可以用于测量整个传感光纤覆盖范围内的温度和应力。

传统的传感器大多是电量型的，测量范围小，应用狭窄。相比之下，光纤传感器的传感器是光纤，光纤本身结构稳定、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、价格低廉，此外光纤的覆盖面广，可以进行大范围，空间分布广的系统做测量。基于以上优点，分布式光纤传感自20世纪70年代末以来，得到了广泛的发展，出现了基于时域光反射的瑞利时域光反射(OTDR)、拉曼时域光反射(ROTDR)、布里渊时域光反射(BOTDR)等，目前基于拉曼时域光反射(ROTDR)的技术已经十分成熟，基于瑞利散射的时域光反射(OTDR)的技术是十分常见的分布式光纤传感技术。

但是无论是瑞利时域光反射(OTDR)、拉曼时域光反射(ROTDR)还是布里渊时域光反射(BOTDR)技术，都不能在单根光纤上同时对应力和温度进行全分布式测量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种结合了ROTDR技术和COTDR技术，在单根光纤上同时对应力和温度进行全分布式测量的全分布式光纤温度及应力的传感系统。

本实用新型的实施例提供一种全分布式光纤温度及应力传感系统，包括第一耦合器和与所述第一耦合器的输入端连接的激光发射装置，所述第一耦合器的两个输出端分别与第一光路和第二偏振控制器的输入端连接，还包括第一输入端与所述第一光路的输出端连接的第二耦合器，所述第二耦合器的输出端与拉曼波分复用器连接，且所述第二耦合器的第二输入端和所述第二偏振控制器的输出端分别与第三耦合器的二输入端连接，所述第三耦合器的二输出端均与平衡光电检测器的输入端连接，所述拉曼波分复用器与传感光纤连接的同时，其反斯托克斯光端口和斯托克斯光端口分别与雪崩二极管的二输入端连接，所述雪崩二极管和所述平衡光电检测器均用于将光信号转换成电信号，且其输出端均与数据采集器的输入端连接以将电信号传至所述数据采集器，所述数据采集器与计算机连接；所述第一光路包括输入端与所述第一耦合器连接的光电调制器、输入端与所述光电调制器的输出端连接的第一偏振控制器、输入端与所述第一偏振控制器的输出端连接的掺饵光纤放大器和输入端与所述掺饵光纤放大器的输出端连接的自发辐射滤波器，所述自发辐射滤波器的输出端即为所述第一光路的输出端。

进一步地，所述激光发射装置包括用于产生激光脉冲的激光器、与所述激光器的输出端连接的单边带调制器和与所述单边带调制器和所述计算机连接的微波综合器，所述计算机用于控制所述微波综合器来驱动所述单边带调制器，进而调制所述单边带调制器中激光脉冲。所述激光器为线宽小于或者等于10MHz 的窄线宽激光器。

进一步地，所述光电调制器与所述计算机之间通过脉冲调制器连接，所述计算机用于控制所述脉冲调制器来驱动所述光电调制器，使所述光电调制器输出高功率脉冲或者低功率脉冲。

进一步地，所述拉曼波分复用器内设有能够增反增透且用于将散射光中的各波长成分提取出来的介质膜滤波片，所述反斯托克斯光端口具有两个，用于采集和传输中心波长为1450nm的反斯托克斯光；所述斯托克斯光端口具有三个，用于采集和传输中心波长为1663nm的斯托克斯光。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型在同一跟光纤上同时利用相干光时域光反射(COTDR)和拉曼时域光反射(ROTDR) 的技术，在单根光纤上分别对应力和温度进行全分布式测量，仅利用一根传感光纤可以同时测量温度事件和应力事件，克服了单一的ROTDR系统和COTDR系统所存在的功能单一的缺点。大大提高了全分布式光纤传感器的测量功能和应用范围，整体成本比两个系统的单独叠加小很多。

附图说明

图1是本实用新型一种全分布式光纤温度及应力传感系统的结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。