[发明专利]光纤分布式振动和损耗同时检测系统

说明书

本发明提供一种光纤分布式振动和损耗同时检测系统，该系统中激光器的输出端与耦合器的输入端连接，耦合器的第一输出端依次通过第二调制器、第三调制器和光纤放大器连接环形器的第一端，环形器的第二端连接光纤的一端，第三端连接偏振分集探测器的第一输入端，耦合器的第二输出端连接偏振分集探测器的第二输入端，偏振分集探测器的输出端通过采集卡连接处理器。本发明在将激光信号传输给光纤之前，将激光信号调制成一系列啁啾脉冲光，使啁啾脉冲光的偏振态在两个正交状态下切换，并在探测时采用偏振分集探测器进行分偏振探测，由此可以消除采用相干光源进行振动探测时存在的衰落现象，从而可以利用相干光源同时测量光纤的损耗和分布式振动。

技术领域

本发明属于光纤检测领域，具体涉及一种光纤分布式振动和损耗同时检测系统。

背景技术

光纤作为传输介质已经在通信、油气管道、电力线、轨道交通等领域的信息中传输发挥关键作用，在管道、电力线、轨道交通等的建设过程中，都会沿线铺设通信光缆，用于传输检测和控制信号。分布式传感技术利用普通通信光纤，可实现对光纤信道参数和光纤所在环境中多物理量进行检测，相比于其他电学点式传感器具有抗电磁干扰、成本低、检测范围广且可以实时监测等优势。

在上述应用领域场景中，对光纤损耗和振动的测量尤为重要，利用光纤损耗可以检测光纤异常弯折、断点等故障；利用光纤分布式振动信号，可以检测管道运行状况、电力线风舞情况、车辆运行轨迹、外部入侵和人为破坏事件等。光纤损耗检测一般采用光时域反射技术(OTDR)实现，可以获得光纤损耗随距离的关系，但其存在长距离下空间分辨率低、无法实现故障点和实际地理位置对应等缺点。光纤分布式振动检测一般采用相位敏感型的光时域反射技术(φ-OTDR)实现，由于采用了相干光源，其测试信号中存在衰落现象，无法直观反映光纤微弯损耗等故障。

发明内容

本发明提供一种光纤分布式振动和损耗同时检测系统，以解决目前无法采用同一系统同时对光纤的振动和损耗进行检测的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种光纤分布式振动和损耗同时检测系统，其特征在于，包括激光器、耦合器、第一调制器、第二调制器、第三调制器、光纤放大器、环形器、光纤、偏振分集探测器、采集卡和处理器，所述激光器的输出端与耦合器的输入端连接，所述耦合器的第一输出端依次通过所述第二调制器、第三调制器和光纤放大器连接该环形器的第一端，该环形器的第二端连接该光纤的一端，第三端连接该偏振分集探测器的第一输入端，该耦合器的第二输出端连接该偏振分集探测器的第二输入端，该偏振分集探测器的输出端通过该采集卡连接所述处理器；

所述第一调制器对所述激光器进行调制，以使该激光器将中心频率呈周期性变化的激光信号提供给该耦合器；

所述耦合器将所述激光信号分成两路，第一路激光信号传输给所述第二调制器，第二路激光信号传输给所述偏振分集探测器；

所述第二调制器对所述第一路激光信号的强度和频率进行调制，形成啁啾中心频率呈周期性变化的一系列啁啾脉冲光；

所述偏振调制器对各个频段的啁啾脉冲光的偏振态进行调制，以使该啁啾脉冲光的偏振态在两个正交状态下切换，从而减弱相干解调中的偏振衰落；

所述光放大器对偏振调整后的啁啾脉冲光进行放大并将放大后的啁啾脉冲光发送给所述环形器的第一端，再由所述环形器的第二端发送给所述光纤；

所述光纤在接收到所述啁啾脉冲光后，产生后向传输的瑞利散射光，所述瑞利散射光被传输给所述环形器的第二端，再由所述环形器的第三端传输给所述偏振分集探测器；

所述偏振分集探测器对所述第二路激光信号和瑞利散射光进行拍频，产生两路偏振相互正交的散射光干涉电信号；

所述采集卡对该两路偏振相互正交的散射光干涉电信号进行采集，转换成数字信号；