[发明专利]基于多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统及方法，第一种测量系统包括多波长弱反结构传感光纤和多波长光源，多波长光源依次与第一波分复用器、声/光调制器、光放大器和环形器的第一端口连接，环形器的第二端口和第三端口分别与多波长弱反结构传感光纤和第二波分复用器连接；第二波分复用器的输出与相位解调模块连接。第二种测量系统包括多波长弱反结构传感光纤和脉冲光源，脉冲光源与若干环形器的第一端口连接，每个环形器的第二端口与多波长弱反结构传感光纤连接，所有环形器的第三端口均与相位解调模块连接。两种形式的测量系统都提高了脉冲重复频率，实现在光纤长度一定时有效提高振动测量的频率响应范围，提高了系统性能。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，具体涉及基于多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统及方法。

背景技术

近年来，随着油气管道、油井、大型工业和建筑等的高速发展，其安全越来越受到各界关注，尤其是对长距离基础设施的健康进行监测。因分布式光纤传感技术的诸多优点，使其能实现大范围获取光纤上随时间和空间变化的被测量分布信息的能力。分布式光纤传感振动测量目前有马赫曾德尔干涉仪技术、相位敏感光时域反射(OTDR)技术、频分复用技术和白光干涉技术，且经过研究，相位敏感的OTDR技术是在振动测量中最常被应用的，该技术为避免后向瑞利散射信号之间发生串扰，要求每个测量周期只能发生一个光脉冲，在传感光纤很长时，光脉冲反射来回时间增加，使得光脉冲的重复频率较小，可测量的振动频率范围就越窄。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统及方法可以提高脉冲重复率，扩展振动可测量的频率范围，提高系统性能，。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种基于多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统，其包括多波长弱反结构传感光纤和多波长光源，多波长光源依次与第一波分复用器、声/光调制器、光放大器和环形器的第一端口连接，环形器的第二端口和第三端口分别与多波长弱反结构传感光纤和第二波分复用器连接；第二波分复用器的输出与相位解调模块连接。

第二方面，提供一种振动宽频测量系统的测量方法，其包括：

将多波长光源发出的n个不同波长的连续光经第一波分复用器合成一路信号，并采用光调制器调制成脉冲光；

脉冲光经过光纤放大器后，通过环形器的第一端口进入，经环形器的第二端口注入多波长弱反结构传感光纤；

向多波长弱反结构传感光纤注入放大后脉冲光的同时，在多波长弱反结构传感光纤的任一位置施加一振动信号；

每个波长在经过其对应的多波长弱反结构传感光纤后，其反射信号经环形器的第三端口进入第二波分复用器解复用后，将反射信号分为n路进行相位解调，得到振动频率响应范围。

第三方面，提供一种基于多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统，其包括多波长弱反结构传感光纤和脉冲光源，脉冲光源与若干环形器的第一端口连接，每个环形器的第二端口与多波长弱反结构传感光纤连接，所有环形器的第三端口均与相位解调模块连接。

第四方面，提供一种基于多波长弱反结构传感光纤的振动宽频测量系统的测量方法，其包括：

将脉冲光源发出的n个波长的脉冲光分别对应进入n个独立环形器的第一端口，经环形器第二端口注入n根多波长弱反结构传感光纤；

向多波长弱反结构传感光纤注入放大后脉冲光的同时，在多波长弱反结构传感光纤的任一位置施加一振动信号；

每个波长在经过其对应的多波长弱反结构传感光纤后，其每根传感光纤反射信号经各自连接的环形器第三端口进入相位解调模块，得到振动信号频率响应范围。

本发明的有益效果为：