[发明专利]基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置及方法有效
| 申请号： | 202010603326.9 | 申请日： | 2020-06-29 |
| 公开（公告）号： | CN111879436B | 公开（公告）日： | 2022-05-13 |
| 发明（设计）人： | 张明江;周新新;李健;张建忠;许扬;余涛;于福浩;乔丽君;王涛;高少华 | 申请（专利权）人： | 太原理工大学 |
| 主分类号： | G01K11/324 | 分类号： | G01K11/324 |
| 代理公司： | 太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 14110 | 代理人： | 赵江艳 |
| 地址： | 030024 *** | 国省代码： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 基于 脉冲调制 分布式 光纤 温度 解调 装置 方法 | ||
1.一种基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置，其特征在于，包括第一脉冲激光器（1），第二脉冲激光器（2），光开关（3），传感光纤（5），滤波器（6），第一雪崩光电探测器（7），第二雪崩光电探测器（8），高速数据采集卡（11）和计算机（12）；所述第一脉冲激光器（1）和第二脉冲激光器（2）的激光输出端与所述光开关（3）的输入端连接，光开关（3）的输出端与传感光纤（5）的一端连接，所述第一脉冲激光器（1）和第二脉冲激光器（2）分别用于产生脉宽差小于1ns的脉冲激光，所述光开关（3）用于将所述第一脉冲激光器（1）和第二脉冲激光器（2）产生的脉冲激光分时发送至所述传感光纤（5）产生拉曼散射；后向拉曼散射光经滤波器（6）分离出拉曼斯托克斯光和拉曼反斯托克斯光后，分别被第一雪崩光电探测器（7）和第二雪崩光电探测器（8）探测后输出到高速数据采集卡（11），高速数据采集卡（11）用于分别采集第一脉冲激光器（1）和第二脉冲激光器（2）发出的激光脉冲在传感光纤内的各个位置处产生的拉曼斯托克斯光的光强和拉曼反斯托克斯光的光强，并发送到计算机（12）计算得到传感光纤（5）的沿线温度信息；
所述计算机（12）计算得到传感光纤的沿线温度信息的计算公式为：
；
其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置，其特征在于，所述第一脉冲激光器（1）和第二脉冲激光器（2）输出激光的脉宽大于10ns，其脉宽差为0.1ns。
3.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置，其特征在于，所述第一脉冲激光器（1）的波长为1550 nm，重复频率为8 KHz，第二脉冲激光器（2）的波长为1550 nm，重复频率为8 KHz，第一雪崩光电探测器（7）和第二雪崩光电探测器（8）的带宽为100 MHz、光谱响应范围为900~1700 nm，所述滤波器（6）的工作波长为1450 nm/1650 nm，所述高速数据采集卡（11）的通道数为4，采样率为10 GS/s，带宽为10 GHz；所述传感光纤（5）为折射率渐变型多模光纤。
4.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置，其特征在于，还包括光环形器（4）、第一放大器（9）和第二放大器（10），所述光环形器（4）的第一端口与所述光开关（3）的输出端连接，第二端口与所述传感光纤（5）的一端连接，第三端口与所述滤波器（6）的输入端连接，所述第一放大器（9）设置在第一雪崩光电探测器（7）与高速数据采集卡（9）之间，第二放大器（10）设置在第二雪崩光电探测器（8）与高速数据采集卡（9）之间，第一放大器（9）和第二放大器（10）分别用于对第一雪崩光电探测器（7）和第二雪崩光电探测器（8）的探测信号进行放大。
5.一种基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调方法，基于权利要求1所述的一种基于双脉冲调制的分布式光纤拉曼温度解调装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
S1、定标阶段：将传感光纤（5）的沿线温度设置为
S2、测量阶段：通过光开关（3）使第一脉冲激光器（1）和第二脉冲激光器（2）发出的脉冲激光分别发送至传感光纤（5），利用高速数据采集卡（12）分别采集第一脉冲激光器（1）发出的脉冲激光在传感光纤（5）的
S3、计算：将步骤S1和步骤S2测量到的光强信号发送至计算机（12），通过计算机（12）计算得到传感光纤（5）的沿线温度信息。
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