[发明专利]一种分布式光纤声波传感系统及其传感方法

说明书

本发明公开了一种分布式光纤声波传感系统及其传感方法。本发明采用多波长技术，解决了外差频率与传感光纤长度相互制约的问题，从而能够实现更长的传感距离与更高的测量带宽；采用多波长技术，利用不同波长信号间的延时对信号进行组合，从而获得更高的采样率；采用多波长与外差调制解调相结合技术，相比于外差系统，在相同的外差频率下，本发明的系统可以获得更长的传感距离；在相同的传感距离下，本发明的系统能够获得更高的外差频率；采用多波长与外差调制解调以及瑞利背向散射相结合技术，能够得到光纤沿线所有位置所受振动信号的幅度和频率，从而可以恢复出光纤沿线的声波场，实现分布式声波传感。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术，具体涉及一种分布式光纤声波传感系统及其传感方法。

背景技术

分布式光纤声波传感是近年来兴起的一种新型传感技术，通过将高相干的脉冲光注入光纤，脉冲光将会引起背向瑞利散射，结合一定的调制解调技术，即可得到外界振动信号引起的光纤中光相位的变化，而该相位变化即可反映外界的声波场。分布式声波传感系统的一种实现方案是利用外差调制解调方法[1]，注入光纤的为双脉冲，并且脉冲间有一定的频率差，通过对背向瑞利散射信号的探测，再结合外差解调算法，即可得到光相位的变化。

现有的外差法存在着外差频率Δf与传感光纤长度L相互制约的矛盾。为了能够较好的解调出外差信号，通常选取脉冲发生频率f_r＝4Δf。而为了避免信号的混叠，需要满足关系其中n为光纤的有效折射率，c为真空中的光速。从而为了实现更高的探测频率，则传感距离就会受限；为了实现长的传感距离，能够探测信号的带宽就会受限。例如，当设置外差频率为50kHz时，能够实现的最长传感距离为500米；如果传感距离为2500米，则外差频率最高为10kHz。

发明内容

为了解决外差频率Δf与传感光纤长度L相互制约的问题，本发明提出了一种分布式光纤声波传感系统及其传感方法。

本发明的一个目的在于提出一种分布式光纤声波传感系统。