[发明专利]一种光纤分布式振动传感信号的动态增强系统及方法

说明书

本发明公开了一种光纤分布式振动传感信号的动态增强系统及方法，涉及分布式光纤传感系统技术领域，通过布里渊动态光栅实现分布式振动传感光信号的动态反射增强。系统主要包括：布里渊动态光栅发生模块、脉冲光发生模块和传感信号解调模块；其中布里渊动态光栅发生模块主要作用为通过泵浦光的受激布里渊散射，在传感光纤中产生布里渊动态光栅。脉冲光发生模块的主要作用为向传感光纤发送探测光，传感信号解调模块接收并解调布里渊动态光栅反射回来的传感光，再从该传感光中提取出振动信息；该方法可增强光纤的反射光强，从而提升系统的信噪比，实现系统超高空间分辨率。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感系统技术领域，尤其涉及一种光纤分布式振动传感信号的动态增强系统及方法。

背景技术

光纤传感技术经过数十年的蓬勃发展已成功应用于多个领域，如结构健康监测、油气勘探等领域。按照测量方式的不同，光纤传感系统可分为分布式光纤传感系统和点式光纤传感系统。在分布式光纤传感系统中，光纤不仅作为传感敏感元件，还作为信号的传输介质，当光在光纤中传播时，表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)会因外界因素(如温度、压力、磁场、电场、位移等)的作用而间接或直接地发生变化，通过检测光在光纤中传播时光波参数的变化情况，可以获得外界待测物理量信息。分布式光纤传感系统具有无缝式测量的能力，能够弥补点式传感器的不足，解决工程领域的众多难题。如分布式光纤声波传感器在油气勘探领域可实现单次全井段地震信号的采集，降低了采集成本。

经过多年研究，大量学者针对各种应用环境提出了多种分布式光纤传感系统，如DTS(Distributed Temperature Sensing，分布式光纤测温)系统、DVS(DistributedOptical Fiber Vibration Sensing，分布式光纤振动传感)系统、DAS(Distributed fiberAcoustic Sensing，分布式光纤声波传感)系统等，每个系统都有着自身的特色。但是目前的分布式传感系统中特别是DAS系统中，存在空间分辨率低，信号后向散射强度低，信噪比低等问题，使得分布式光纤传感系统只能在一定环境下使用，降低了系统的普适性。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的分布式光纤传感系统传感信号弱，空间分辨率低、信噪比低等问题，提供一种光纤分布式振动信号的动态增强系统及方法，利用布里渊动态光栅与传统的光纤分布式振动信号结合的方式来实现对振动传感信号的动态增强，能够提高信号反射率，从而增强分布式光纤传感系统的传感信号强度，提高系统的空间分辨率和信噪比。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种光纤分布式振动传感信号的动态增强系统，包括：布里渊动态光栅发生模块和光纤分布式振动传感系统；

所述布里渊动态光栅发生模块包括依次连接的泵浦光源、耦合器、调制器、光放大器、起偏器、分束器及传感光纤；

所述泵浦光源发出的光束经由所述耦合器分为两束泵浦光，一束经由所述调制器调制以产生布里渊频差，经过调制的泵浦光经由所述光放大器放大，放大的泵浦光经由所述起偏器产生偏振光，偏振光经由所述分束器从所述传感光纤的一端注入；另一束经由另一组光放大器、起偏器、分束器从所述传感光纤的另一端注入；两束泵浦光在传感光纤内发生受激布里渊散射，产生布里渊动态光栅；

所述分布式振动传感系统包括脉冲光发生模块和传感信号解调模块；所述脉冲光发生模块发出的探测光从环形器的第一端口输入，第二端口输出后经由起偏器和分束器后注入传感光纤内，得到动态增强的传感光，所述传感光返回环形器，从环形器的第三端口输出并传输至传感信号解调模块，所述传感信号解调模块配置为解调出传感光纤的分布式振动信息。

一种光纤分布式振动传感信号的动态增强系统，包括：布里渊动态光栅发生模块和光纤分布式振动传感系统；