[发明专利]瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统和数据处理方法

说明书

本发明公开了一种瑞利‑拉曼融合型分布式光纤传感系统和数据处理方法，利用窄线宽激光器作为光源，开关型半导体光放大器进行脉冲调制，利用采样率的相同的光电转换和采集卡同时接收后向瑞利信号和后向拉曼信号，利用变时延脉冲对进行探测，对后向瑞利散射光平移对齐后进行后续处理，而后向拉曼散射光通过交叉重组、平滑降噪及解卷积计算后达到采样率的提升，最后再通过脉冲对的温度曲线重建温度场，实现融合系统温度测量空间分辨率的提升，硬件高度融合的，主要技术指标不受影响，可实现普通单模光纤分布式振动温度同时监测。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统和数据处理方法。

背景技术

分布式光纤传感技术以其连续多点检测、监测距离长、安装简便等特点，特别适合于油、气、水、电、网等埋地管道的安全监测，目前一般利用相位敏感光时域反射计探测沿埋地管道铺设光缆沿线上的振动信号，对管道附近的机械施工和人为破坏等事件进行准确定位和预警，及时将可能造成的泄露事故防范在萌芽之中。

在实际事故发生时总是产生多个物理参量的同时变化，因此仅对单个物理量的检测难以对事件进行准确的预警或定位，所以可以实现分布式振动温度同时监测非常有意义。目前已有的融合系统的方法要不就是利用多芯光纤实现，要不就是融合系统技术指标严重劣化，不能实现普通单模光纤分布式振动温度同时监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统和数据处理方法，实现普通单模光纤分布式振动温度同时监测。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统，所述瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统包括窄线宽激光器、开关型半导体光放大器、掺铒光纤放大器、光纤环形器、波分复用器、校准组件、传感光缆、多级放大电路、多通道采集卡和工控机，所述窄线宽激光器、所述开关型半导体光放大器、所述掺铒光纤放大器、所述光纤环形器、所述波分复用器、所述校准组件和所述传感光缆依次连接，所述多级放大电路与所述光纤环形器和所述波分复用器连接，所述多级放大电路、所述多通道采集卡和所述工控机依次连接。

其中，所述瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统还包括脉冲宽度及时延控制模块，所述脉冲宽度及时延控制模块分别与所述开关型半导体光放大器和所述多通道采集卡连接。

其中，所述校准组件包括校准光纤和热敏电阻，所述校准光纤与所述波分复用器和所述传感光缆连接，所述热敏电阻与所述工控机连接。

其中，所述光纤环形器具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述掺铒光纤放大器连接，所述第二端口与所述波分复用器连接，所述第三端口与所述多级放大电路连接。

其中，所述波分复用器具有第四端口和第五端口，所述第四端口和所述第五端口均与所述多级放大电路连接。

第二方面，本发明提供了一种瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统的数据处理方法，适用于如第一方面所述的瑞利-拉曼融合型分布式光纤传感系统，包括以下步骤：

通过脉冲宽度及时延控制模块驱动开关型半导体光放大器产生不同时延的脉冲对，直至多组脉冲对发射完成后，进入传感光缆产生后向瑞利散射光和后向拉曼散射光；

在得到所述后向瑞利散射光后，将各组脉冲对进行对应的时延平移对齐，并对得到了的两组原始数据曲线进行降噪处理，然后进行扰动波形叠加，并利用合并后的扰动波形进行告警；

在得到所述后向拉曼散射光后，将多组所述后向拉曼散射光交叉重组、平滑降噪及解卷积计算，并利用脉冲宽度对通过温度解调得到的温度曲线进行重建。