[发明专利]一种基于OFDR技术的多通道光纤传感系统

说明书

本发明提供了一种基于OFDR技术的多通道光纤传感系统，包括：可调谐激光器；第一光纤耦合器，用于将扫频光信号分成第一扫频光信号和第二扫频光信号；辅助干涉仪，用于接收所述第一扫频光信号后产生外部时钟信号；第二光纤耦合器，用于将所述第二扫频光信号分成多路扫频光信号；多个主干涉仪分别接入掺锗光纤，每个所述主干涉仪用于产生掺锗光纤的拍频干涉光信号；数据处理中心，用于基于所述外部时钟信号采集所述拍频干涉光信号，并进行处理，获取多个所述掺锗光纤的传感结果。本发明能够降低基于OFDR技术的光纤传感系统的成本。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体而言，涉及一种基于OFDR技术的多通道光纤传感系统。

背景技术

光纤传感技术是指光在光纤中传输时，光的强度、波长、相位、频率等特性会随外界施加应力、温度的变化而发生改变；将光信号转化为电信号，使用特定算法对数字信号进行数据解调，就能获得外界的变化情况，起到传感器的作用。

光频域反射仪(OFDR)是一种具有高空间分辨率，高传感灵敏度和高定位精度等特点的分布式光纤传感器。在航空航天、精密仪器制造、建筑监测等领域具有极大地应用前景。在构建光频域反射仪的基本结构中，可调谐激光器是非常重要的一环，可调谐激光器的性能也对整体系统的各项参数指标产生了极大地影响。

为了保证OFDR系统的传感参数质量，必须选用扫频线性度好，窄线宽，扫描范围大，扫描速度高的可调谐激光器。但是，这类高性能的可调谐激光器的输出功率较低，导致一个激光器只能接入一根测试光纤，为了解决同时测量多根光纤的要求，需购买多个可调谐激光器，但这类激光器价格十分昂贵，从而导致了OFDR传感系统的造价成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于OFDR技术的多通道光纤传感系统，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本发明的具体实施方式，一种基于OFDR技术的多通道光纤传感系统，包括：可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、多个主干涉仪、数据处理中心；其中，所述可调谐激光器，用于发出扫频光信号；所述第一光纤耦合器，用于将所述扫频光信号分成第一扫频光信号和第二扫频光信号；所述辅助干涉仪，用于接收所述第一扫频光信号后产生外部时钟信号；所述第二光纤耦合器，用于将所述第二扫频光信号分成多路扫频光信号；所述多个主干涉仪分别接入掺锗光纤，每个所述主干涉仪用于接收一路扫频光信号后产生所述掺锗光纤的拍频干涉光信号；所述数据处理中心，用于基于所述外部时钟信号采集所述拍频干涉光信号，并对所述拍频干涉光信号进行处理，获取多个所述掺锗光纤的传感结果。

可选的，所述可调谐激光器的扫描速度小于等于2000nm/s。

可选的，所述第二光纤耦合器的类型与所述主干涉仪的数量相匹配。

可选的，所述主干涉仪包括第三光纤耦合器、偏振控制器、第四光纤耦合器以及环形器。

可选的，每路扫频光信号被所述第三光纤耦合器分为两路，其中一路扫频光通过环形器进入掺锗光纤中，扫频光在掺锗光纤中传输并产生与传播方向相反的后向瑞利散射信号，该信号通过所述环形器返回，与另一路经过所述偏振控制器的扫频光信号在所述第四光纤耦合器处发生拍频干涉，产生拍频干涉光信号。

可选的，所述主干涉仪进一步包括偏振分束器，所述偏振分束器一端连接所述第四光纤耦合器，另一端连接所述数据处理中心；所述偏振分束器用于接收所述第四光纤耦合器输出的拍频干涉光信号，并将所述拍频干涉光信号分成相互正交的P光信号和S光信号。

可选的，所述数据处理中心包括依次连接的光电转换模块、数据采集模块以及数据处理模块，其中，所述光电转换模块用于将所述主干涉仪输出的拍频干涉光信号转换为电信号，所述数据采集模块用于基于所述外部时钟信号采集所述拍频干涉光信号，所述数据处理模块用于控制所述数据采集模块进行采集并对采集到的所述拍频干涉信号进行处理，获得每个所述掺锗光纤的传感结果。