[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

说明书

本发明提供一种基于本地光移频的外差型Φ‑OTDR技术的扰动监测系统，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、探测光纤模块以及数据采集及信号处理模块；本系统利用一种窄脉宽脉冲光作为探测光与经过高频率移频的本地连续光干涉的分布式光纤传感技术，通过将窄脉宽脉冲光作为探测波入射到待测光纤中，在分布式光纤传感器系统中，能利用毫秒级别的探测数据量对其扰动进行定量分析,并准确还原出扰动信号的频率和幅值等信息。由于原始信号的移频大幅度降低，使得采样数据量减少，更便于该系统可以实时地定量分析扰动信号的频率和幅值，这是传统分布式光纤传感器所不具备的优势。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其涉及一种基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统。

背景技术

传统的分布式光纤传感器在待测光纤的事件点定位作业中存在数据采样率低和背向瑞丽散射光高频的制约，且存在采样到的数据不足以准确还原出原始信号，从而导致仅能测量出事件点的坐标却无法探测扰动信号频率、幅值等信息的不足，这些缺点制约了光纤传感器在探测高精度温度应力变化领域的发展。

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于本地光移频的外差型Φ -OTDR技术的扰动监测系统，利用一种窄脉宽脉冲光作为探测光与经过高频率移频的本地连续光干涉的分布式光纤传感技术，通过将窄脉宽脉冲光作为探测波入射到待测光纤中，在分布式光纤传感器系统中，能利用毫秒级别的探测数据量对其扰动进行定量分析,并准确还原出扰动信号的频率和幅值等信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统。

一种基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统，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、探测光纤模块以及数据采集及信号处理模块；

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中，窄线宽激光器的输出端连接1:99光纤耦合器的输入端；1:99光纤耦合器的99输出端连接第一声光调制器的输入端；1:99光纤耦合器的1输出端连接第二声光调制器第一输入端，任意信号发生器的第一输出端连接第一声光调制器的驱动输入端；第一声光调制器的输出端连接掺铒光纤放大器的输入端；掺铒光纤放大器的输出端连接光学带通滤波器的输入端；任意信号发生器的第二输出端连接第二声光调制器的第二输入端，第二声光调制器的输出端连接50:50光纤耦合器的第一输入端。

探测光纤模块中，光学带通滤波器的输出端连接光纤环形器的输入端；光纤环形器的一个连接端连接保偏传感光纤；

数据采集及信号处理模块中，光纤环形器的输出端连接50:50光纤耦合器的第二输入端；50:50光纤耦合器的输出端连接平衡光电探测器的输入端，平衡光电探测器的输出端连接数据采集板卡输入端；任意信号发生器的触发输出端连接数据采集板卡的外部触发输入端；数据采集板卡输出端连接信号处理单元的输入端。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实现在高温高压腐蚀性强的环境下，通过这项技术，能够精确的定位出事件点的空间距离，还能利用毫秒级别的探测数据量对其扰动进行实时定量分析，准确还原出扰动信号的频率和幅值等信息，用以后续的扰动信号识别和分类，大大提高了光纤传感器的探测性能与效率。并且对于现有的光纤分布式传感器，仅在本地光光模块进行改造，避免了对设备结构进行较大改动，且创新性的开发出可以实时监控扰动变化趋势的光纤传感器。

附图说明

图1是本发明基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统的结构图；

图2是本发明基于本地光移频的外差型Φ-OTDR技术的扰动监测系统的原理图；