[发明专利]基于布里渊和瑞利双机制的高性能动态分布式光纤传感器

说明书

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种基于布里渊和瑞利双机制的高性能动态分布式光纤传感器，包括：激光器，用于产生第一路光和第二路光；第一电光调制器，用于将第一路光调制为光学捷变频信号光；第二电光调制器，用于将光学捷变频信号光调制为脉冲光；第一滤波器，用于将脉冲光滤出上边带；掺饵光纤放大器，用于进行功率放大后得到泵浦光；偏振控制器，用于调整泵浦光的偏振态；环形器，用于向待测光纤的另一端输入泵浦光，并输出布里渊散射信号和瑞利散射信号；第二滤波器，用于将布里渊散射信号和瑞利散射信号分开；光电探测器，用于探测布里渊散射信号和瑞利散射信号，得到温度和应变信息。本发明可以降低激光器对泵浦光源的要求。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种基于布里渊和瑞利双机制的高性能动态分布式光纤传感器。

背景技术

由于散射型光纤传感器利用光纤同时传输和感知信号，能够实现真正意义上的分布式测量，被逐渐应用于对大型基础设施进行监测。比如说，基于频率扫描方案的瑞利散射的光时域发射系统(OTDR，Opitcal Time-Domain Reflectometry)能够实现纳应变的高精度测量，然而瑞利信号解调过程中，利用两组相邻信号之间的相关运算确定频移量，随着测量次数的增加，其累计误差会不断增加，从而影响测量精度。

对此，中国专利CN109163829A公开了一种基于布里渊和瑞利双机制的高性能动态分布式光纤传感器，一路光经电光调制器调制为脉冲的上下边带的光学捷变频信号光，经第一滤波器滤出上边带，再经掺饵光纤放大器放大后作为泵浦光，由待测光纤的一端输入，另一路光由待测光纤的另一端输入；待测光纤内发生受激布里渊散射和瑞利散射，通过第二滤波器将布里渊散射信号和瑞利散射信号分开，两个探测器分别探测布里渊散射信号和瑞利散射信号，采集模块采集探测器的输出信号。

上述技术方案中，在OTDR信号的基础上同时测量BOTDA(Brillouin Optical TimeDomain Analysis，布里渊时域分析)信号，能够测量应变的真实值，应变测量范围可以从纳应变到光纤所承受的最大应变值，布里渊信号能够对OTDR系统的累积误差进行修正，实现高精度测量，具有超高的应变分辨率。但是，对泵浦光源的要求较高，一般的激光器并不能较好地满足要求。

发明内容

本发明提供一种基于布里渊和瑞利双机制的高性能动态分布式光纤传感器，解决了现有技术对泵浦光源的要求较高的技术问题。

本发明提供的基础方案为：基于布里渊和瑞利双机制的高性能动态分布式光纤传感器，包括：

激光器，用于产生第一路光和第二路光，并将第一路光输入到第一光电调制器，将第二路光输入到待测光纤的一端；

第一电光调制器，用于将第一路光调制为上下边带的光学捷变频信号光；

第二电光调制器，用于将光学捷变频信号光调制为脉冲光；

第一滤波器，用于将脉冲光滤出上边带；

掺饵光纤放大器，用于在脉冲光滤出上边带以后，进行功率放大后得到泵浦光；

偏振控制器，用于调整泵浦光的偏振态；

环形器，用于向待测光纤的另一端输入泵浦光，并输出布里渊散射信号和瑞利散射信号；

第二滤波器，用于通过透射和反射将布里渊散射信号和瑞利散射信号分开；

两个光电探测器，用于分别探测布里渊散射信号和瑞利散射信号，得到所需的温度和应变信息；

电频谱分析仪，用于显示所得到的温度和应变信息。