[发明专利]基于拉曼散射同时测量全同弱光纤光栅温度与应变的方法及装置

摘要

基于拉曼散射同时测量全同弱光纤光栅温度与应变的装置与方法：本发明利用拉丝塔技术以单脉冲能量动态连续刻写超低反射率的全同弱光纤光栅作为传感探头；经脉冲信号调制后，其布拉格反射信号和背向拉曼散射信号分别送入高速CCD波长解调模块和拉曼温度解调模块；分别得到各光纤光栅处的温度分布Ti和光纤光栅的反射中心波长λi；将拉曼温度解调模块的温度测量作为应变测量的温度补偿数据，将高速CCD波长解调模块的测量数据作为温度测量的校正。本发明能克服拉曼传感技术精度低、速度慢，不能测量应变等特点，同时也简化大容量弱光栅阵列光纤成缆的复杂性和可操作性，克服光栅温度与应变的交叉敏感性。

主权项

一种基于拉曼散射同时测量全同弱光纤光栅温度与应变的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）在单模光纤拉丝过程中利用拉丝塔技术动态连续刻写N个反射率在0.01%～1%的全同弱光纤光栅，得到大容量光纤光栅阵列光纤（8），作为传感探头；2）将宽带光源（1）和高功率激光器（2）的激光经耦合器（3）后接入第一SOA光开关（4），经脉冲发生器（5）调制成周期性高消光比的脉冲信号，脉冲信号的脉宽τ对应于大容量光纤光栅阵列光纤（8）中全同弱光纤光栅之间的间隔；脉冲信号经粗波分复用器（7）进入大容量光纤光栅阵列光纤（8）；3）宽带光源（1）经大容量光纤光栅阵列光纤（8）产生的反射信号和高功率激光器（2）经大容量光纤光栅阵列光纤（8）产生的背向拉曼散射信号分别送入高速CCD波长解调模块（10）和拉曼温度解调模块（11）；4）基于OTDR技术，通过拉曼温度解调模块（11）分布式得到各光纤光栅处的温度分布Ti（i=1，2，……N）；5）将反射信号送入第二SOA光开关（9）放大后，经高速CCD波长解调模块（10）得到各光纤光栅的反射中心波长λi（i=1，2，……N），该中心波长λi与应变和温度均有关；将拉曼温度解调模块（11）的温度测量作为应变测量的温度补偿数据，将高速CCD波长解调模块（10）的测量数据作为温度测量的校正，同时精确得到温度场信息和应变信息。