[发明专利]中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备

说明书

本发明公开了一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备。其中，所述装置包括光源系统、中继器系统和探测系统，该中继器系统将经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大并振动探测，该探测系统将该经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号和该经吸收该经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号分别进行放大后转换为电信号并经采样后供计算机进行分析处理，能够实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。

技术领域

本发明涉及中继式增强型分布式光纤振动监测技术领域，尤其涉及一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备。

背景技术

现有的中继式增强型分布式光纤振动监测方案，基于相位敏感光时域反射技术的分布式方式，由于具有连续性、分布式、长距离的振动监测特性，在周界安防、石油石化、国防军事中受到广泛关注和应用；相位敏感光时域反射技术通过对光纤中注入窄线宽光脉冲，当光脉冲经过受到外部事件扰动产生振动的光纤部位时，光信号的相位将受到调制，调制后的信号通过瑞利后向散射光的形式回到脉冲发送端，通过探测瑞利后向散射光的相位变化即可实现对外界振动的监测，同时通过计算不同时间到达探测端的信号实现对振动位置的定位，该技术可以实现对整条光缆上连续几十公里的振动监测。然而对于动辄上千公里的边境周界和长距离输油管道来说，目前常规的分布式光纤振动监测系统的监测距离仍有待提高，通常小于40km(千米)，且为了提高探测距离通常选择通过提高脉冲宽度来增加脉冲能量，使其探测距离增加，但牺牲了探测精度，无法实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备，能够实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。

根据本发明的一个方面，提供一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置，包括：光源系统、中继器系统和探测系统；所述中继器系统与所述光源系统、所述探测系统分别相连接；所述光源系统，用于发出连续光和第一拉曼泵浦光和后向瑞利散射光，和将所述发出的连续光调制成脉冲光并放大，所述经放大后的脉冲光与所述后向瑞利散射光发生干涉后携带外部振动信号，在吸收所述所述第一拉曼泵浦光后被放大并返回到所述探测系统，完成所述中继器系统前端的振动探测；所述中继器系统，用于发出第二拉曼泵浦光，和将所述吸收所述所述泵浦光后被放大的脉冲光过滤掉多余的第一拉曼泵浦光，只保留用于探测的微弱脉冲光，所述微弱脉冲光再经过放大到与所述光源系统发出的脉冲光相同的功率，然后与所述第二拉曼泵浦光一同进行合波，和将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大并振动探测；所述探测系统，用于将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号和所述经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号分别进行放大后转换为电信号并经采样后供计算机进行分析处理。

其中，所述光源系统，包括：窄线宽激光器、声光调制器、第一脉冲光放大器、第一环形器、第一拉曼放大器、第一波分复用器和第一传感光纤；所述窄线宽激光器发出的连续光经所述声光调制器调制成脉冲光，经所述第一脉冲光放大器放大后进入所述第一环形器的第一端口，从所述第一环形器的第二端口输出，再跟所述第一拉曼放大器输出的泵浦光一同进入所述第一波分复用器合波后进入所述第一传感光纤，脉冲光在所述第一传感光纤中激发的后向瑞利散射光信号发生干涉后携带外部振动信号，在吸收第一拉曼泵浦光后被放大并且返回所述第一波分复用器经所述第一环形器的三端口回到所述探测系统，完成所述中继器系统前端的振动探测。