[发明专利]一种基于相位锁定的高性能相干探测型Φ-OTDR实现系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于相位锁定的高性能相干探测型Φ‑OTDR实现系统及方法，该系统包括激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器(EDFA)、光纤环形器、传感光纤、第二耦合器、平衡探测器、射频信号源、同步脉冲信号发生器、乘法器、功率放大器、IQ解调器、数据采集卡。本发明在现有Φ‑OTDR相干探测传感系统基础上通过在数据采集前增加IQ解调器，降低了数据采集卡的带宽要求、降低了系统成本，并且实现了对声光调制器驱动信号中的载波信号和调制信号、IQ解调器参考信号和数据采集卡时钟信号的相位锁定，大幅提高了系统的信噪比，提高了传感系统的定位精度。

主权项

1.一种基于相位锁定的高性能相干探测型Φ-OTDR实现系统，其特征在于，该系统包括激光器、第一耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器(EDFA)、光纤环形器、传感光纤、第二耦合器、平衡探测器、射频信号源、同步脉冲信号发生器、乘法器、功率放大器、IQ解调器、数据采集卡，/n激光器，用于输出连续的窄线宽激光至第一耦合器；/n第一耦合器，用于将激光器输入的窄线宽激光分成两路：第一路为初始探测光输入至声光调制器，第二路为本振光输入至第二耦合器；/n声光调制器，用于将第一耦合器输入的初始探测光调制成脉冲探测光输出至掺铒光纤放大器；/n掺铒光纤放大器，用于将声光调制器输出的脉冲探测光放大后输出至光纤环形器；/n光纤环形器，用于将由光纤环形器第1端口输入的经过放大后的脉冲探测光从第2端口输出至传感光纤，当放大后的脉冲探测光经过传感光纤时产生的背向散射光由光纤环形器的第2端口输入并从光纤环形器的第3端口输出至第二耦合器；/n传感光纤，用于当接收到光纤环形器第2端口输入的经过放大后的脉冲探测光时，产生背向散射光输出至光纤环形器的第2端口；/n第二耦合器，用于将光纤环形器的第3端口输入的背向散射光与第一耦合器输入的本振光混频后，输出相干光至平衡探测器；/n平衡探测器，用于将第二耦合器输入的相干光信号转换成电信号输出至IQ解调器；/n射频信号源，用于产生频率恒定的同步射频信号分别输出至乘法器，同步信号发生器，数据采集卡和IQ解调器；/n同步脉冲信号发生器，用于以射频信号源输入的同步射频信号作为时钟信号合成同步脉冲信号输出至乘法器和数据采集卡；/n乘法器，用于将射频信号源输入的同步射频信号和同步脉冲信号发生器输入的同步脉冲信号相乘，并将相乘结果输出至功率放大器；/n功率放大器，将乘法器输入的电信号进行放大得到声光调制器驱动信号并输出至声光调制器；/nIQ解调器，用于以射频信号源输入的同步射频信号为参考信号，对平衡探测器输入的电信号进行解调，并将解调后的同相解调信号和正交解调信号输出数据采集卡；/n数据采集卡，用于以射频信号源输入的同步射频信号为时钟参考信号，以同步脉冲信号发生器输入的同步脉冲信号为触发采集信号，对IQ解调器输入的同相解调信号和正交解调信号进行模数转换并采集数据。/n