[发明专利]一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法，装置包括激光光源、任意波形发生器、电光调制器、光环行器、弱光栅阵列以及光电探测器，任意波形发生器用于输出四组单极性电脉冲序列至所述电光调制器；所述电光调制器用于根据四组所述单极性电脉冲将连续光调制成格雷互补光脉冲序列，以得到四组特定编码的光脉冲序列；所述光环行器用于将四组所述光脉冲序列传送至弱光栅阵列中；所述弱光栅阵列用于根据四组所述光脉冲序列产生四组反射信号；所述光电探测器用于将四组所述反射信号转换为四组电信号。本发明可在提升信噪比的同时，克服现有技术中空间分辨率和传感距离相互制约的问题。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，特别涉及一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法。

背景技术

分布式光纤传感技术由于体积小、结构简单、灵敏度高、耐腐蚀耐高温、抗电磁干扰等优点，已经成为目前光纤传感领域国内外的研究热点。适用于抗腐蚀、易燃、易爆、高温和高压等恶劣环境；光纤传感损耗低，具有良好的光纤分布延伸的特点，传感链路中任一点都能受到振动信号的调制，从而可以实现振动信号的无漏点监测。在远距离和高空间分辨率要求的监测中，分布式光纤振动传感具有电子传感器件不可比拟的优势，在石油探测、交通领域、边境安全、军事基地防范、油气管道泄漏、社区安全以及建筑结构监测等领域具有广泛应用前景。

在分布式光纤传感的应用领域中，如何提升系统的信噪比、空间分辨率和传感距离一直是研究的重点。常见的提升空间分辨率的方法是减小探测光脉冲的脉宽，但这种方法有着明显的不足，随着探测光脉冲的脉宽的减少，其光功率也随之降低，造成的结果便是系统的传感距离的减少。反之，增大脉宽，可以增加探测光脉冲的功率，增大其传感距离，但系统的空间分辨率随之变差。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法，可在提升信噪比的同时，克服现有技术中空间分辨率和传感距离相互制约的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置，包括激光光源、任意波形发生器、电光调制器、光环行器、弱光栅阵列以及光电探测器，其中，所述激光光源、电光调制器、光环形器、弱光栅阵列依次连接，所述任意波形发生器与所述电光调制器连接，所述光电探测器与所述光环形器连接；

所述激光光源用于产生连续光；所述任意波形发生器用于输出四组单极性电脉冲序列至所述电光调制器；所述电光调制器用于根据四组所述单极性电脉冲序列将所述连续光调制成格雷互补光脉冲序列，以得到四组特定编码的光脉冲序列后，将所述光脉冲序列发送至所述光环形器；所述光环行器用于接收四组所述光脉冲序列，并将四组所述光脉冲序列传送至弱光栅阵列中；所述弱光栅阵列用于根据四组所述光脉冲序列产生四组反射信号，将四组所述反射信号反射至所述光环形器；所述光电探测器用于接收光环行器输出的四组反射信号，并将四组所述反射信号转换为四组电信号。

优选的，所述的基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置中，所述激光光源为窄线宽光源。

优选的，所述的基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置还包括：数字处理单元，所述数字处理单元与所述光电探测器连接，所述数字处理单元用于对四组所述电信号进行采集并解码，以得到振动信号。

优选的，所述的基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置还包括：掺铒光纤放大器，所述掺铒光纤放大器设置在所述电光调制器与所述光环形器之间，所述掺铒光纤放大器用于将所述电光调制器输出的四组光脉冲序列进行放大处理后输出至所述光环形器。

优选的，所述的基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置中，四组单极性电脉冲序列间隔预设时间依次发送。

一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量方法，包括如下步骤：