[发明专利]基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统

权利要求书

1.一种基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，其特征在于，包括探测高频率窄脉宽脉冲光和移频后的本地连续光生成模块(A)、探测光纤模块(B)以及数据采集及信号处理模块(C)；

探测高频率窄脉宽脉冲光和移频后的本地连续光生成模块(A)中，窄线宽激光器(1)的输出端连接1:99光纤耦合器(2)的输入端；1:99光纤耦合器(2)的99输出端连接第一声光调制器(4)的输入端；1:99光纤耦合器(2)的1输出端连接第二声光调制器(5)第一输入端，任意信号发生器(3)的第一输出端连接第一声光调制器(4)的驱动输入端；第一声光调制器(4)的输出端连接掺铒光纤放大器(6)的输入端；掺铒光纤放大器(6)的输出端连接光学带通滤波器(7)的输入端；任意信号发生器(3)的第二输出端连接第二声光调制器(5)的第二输入端，第二声光调制器(5)的输出端连接50:50光纤耦合器(10)的第一输入端；

探测光纤模块(B)中，光学带通滤波器(7)的输出端连接光纤环形器(8)的输入端；光纤环形器(8)的一个连接端连接保偏传感光纤(9)；

数据采集及信号处理模块(C)中，光纤环形器(8)的输出端连接50:50光纤耦合器(10)的第二输入端；50:50光纤耦合器(10)的输出端连接平衡光电探测器(11)的输入端，平衡光电探测器(11)的输出端连接数据采集板卡(12)输入端；任意信号发生器(3)的触发输出端连接数据采集板卡(12)的外部触发输入端；数据采集板卡(12)输出端连接信号处理单元(13)的输入端。

2.根据权利要求1所述一种基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，其特征在于，所述任意信号发生器(3)产生一个窄脉宽的脉冲信号和一个直流信号，将窄脉宽的脉冲信号输入到第一声光调制器(4)中，令其调制光信号产生高移频的窄脉宽脉冲光；将直流信号输入到第二声光调制器(5)中，令其产生高移频的本地连续光。

3.根据权利要求1所述基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，其特征在于，所述掺铒光纤放大器(6)用于将经过第一声光调制器(4)调制的脉冲光放大；所述光学带通滤波器(7)用于降低掺铒光纤放大器(6)放大脉冲光所产生的自发辐射噪声。

4.根据权利要求1所述基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，其特征在于，所述光纤环形器(8)的作用包括将探测高频率窄脉宽脉冲光传输入保偏传感光纤(9)和将保偏传感光纤(9)产生的背向瑞利散射光信号传输到50:50光纤耦合器(10)。

5.根据权利要求1所述基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，其特征在于，所述50：50耦合器(10)，用于将保偏传感光纤(9)产生的背向瑞利散射光信号与第二声光调制器(5)产生的高移频的本地连续光输入其中进行干涉，产生两路具有相同光强，但相位相差180°的信号，并经过平衡光电探测器(11)中的差分输出，将直流信号直接抵消，交流信号放大3dB，并将光信号转换成电信号。

6.根据权利要求1所述基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，其特征在于，所述数据采集板卡(12)及信号处理单元(13)，用于采集经过平衡光电探测器(11)转换的电信号，对其进行解调还原，从而获得保偏传感光纤(9)受待测物理量作用的空间位置、振幅、频率以及振幅差，实现整个系统最终所需监测目标。