[发明专利]一种分布式光纤盐密传感器及传感方法

权利要求书

1.一种分布式光纤盐密传感器，其特征在于，包括依次串连的：

光发射单元，用于发射一大功率窄线宽脉冲光信号；

光调制单元，用于传输所述大功率窄线宽脉冲光信号，并产生瑞利散射光信号，所述瑞利散射光信号受到盐密作用发生损耗，产生携带盐密强度分布信息的光信号；

光接收单元，用于接收光调制单元输出的携带盐密强度分布信息的光信号，并将所述光信号转换为电信号；以及

信号处理单元，用于对所述电信号进行处理并获得对应点的盐密强度分布信息。

2.如权利要求1所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述光发射单元包括依次串连的窄线宽脉冲光源和光放大器，所述窄线宽脉冲光源为一种激光光源，用于输出大功率窄脉冲光信号，所述光放大器对所述窄线宽脉冲光源输出的大功率窄脉冲光信号进行放大。

3.如权利要求2所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述激光光源为窄线宽脉冲光纤激光器，所述窄线宽脉冲光纤激光器包括输出端及同步信号输出端，所述输出端用于输出大功率窄线宽脉冲光信号，所述同步信号输出端用于输出同步电脉冲信号使所述信号处理单元开始信号采集。

4.如权利要求2所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述光调制单元包括光纤环形器和传感光纤，所述传感光纤为低损耗传感铅玻璃光纤，所述光纤环形器包括输入端、反馈端及输出端，所述输入端用于输入经光放大器放大的大功率窄线宽脉冲光信号，所述反馈端与所述传感光纤相连，向所述传感光纤注入大功率窄线宽脉冲光信号，所述大功率窄线宽脉冲光信号在所述传感光纤中产生后向散射光，所述后向散射光包括瑞利散射光，所述传感光纤受到盐密的作用使所述瑞利散射光成为携带盐密强度分布信息的光信号，所述携带盐密强度分布信息的光信号再通过所述反馈端传输到所述光纤环形器，并通过输出端定向输出。

5.如权利要求1所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述光接收单元包括依次串连的雪崩光电二极管高压温控模块、雪崩光电二极管光接收模块及放大匹配电路，所述雪崩光电二极管光接收模块的输入端与所述光纤环形器的输出端相连，用于输入所述携带盐密强度分布信息的光信号，并将所述光信号转换为电信号输出到所述放大匹配电路，所述放大匹配电路将所述电信号进行后级放大，所述雪崩光电二极管高压温控模块与所述雪崩光电二极管光接收模块相连，用于获得所述雪崩光电二极管光接收模块中雪崩光电二极管的恒增益电压控制。

6.如权利要求5所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述雪崩光电二极管光接收模块包括依次串连的光电探测器及前级放大电路，所述光电探测器用于输入从光纤环形器的输出端输出的携带盐密强度分布信息的光信号，将所述光信号转换成电信号，并输出到所述前级放大电路，所述前级放大电路将所述电信号进行前级放大。

7.如权利要求6所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述信号处理单元包括依次串连的高速AD采集器及微处理器系统，所述高速AD采集器的输入端与放大匹配电路的输出端相连，在所述同步信号的触发下，高速AD采集器对所述放大匹配电路输出的电信号进行采集，并对所述电信号进行模数转换，转换成数字电信号，所述微处理器系统读入所述数字电信号，并对所述数字电信号进行信号处理及分析计算，获得对应点的振动信息，实现环境盐密强度分布的实时在线监测和报警控制输出。

8.如权利要求7所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述高速AD采集器包括AD前置放大器、AD转换器以及现场可编程门阵列，所述AD前置放大器对所述放大匹配电路输出的电信号进行前置放大，所述AD转换器对所述AD前置放大器前置放大后的电信号进行模数转换，转换成数字电信号，所述现场可编程门阵列为所述高速AD采集器提供时序控制。

9.如权利要求8所述的分布式光纤盐密传感器，其特征在于，所述信号处理单元还包括与所述微处理器系统相连的显示系统、报警系统、存储系统及主控器系统，所述显示系统对对应点的盐密强度进行实时在线监测，所述报警系统用于对对应点的盐密强度分布进行报警控制，所述存储系统用于对对应点的盐密强度分布信息进行存储，所述主控器系统用于实现信息共享。

10.一种分布式光纤盐密传感器的传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

窄线宽光纤激光器产生大功率窄线宽脉冲光信号和同步信号；

所述光脉冲放大后经过光纤环形器进入传感光纤生成瑞利散射光；

所述瑞利散射光进入雪崩光电二极管光接收模块转换成电信号，然后进入高速AD采集器；

所述高速AD采集器在所述同步信号的触发下对所述电信号进行采集，并对所述电信号进行模数转换、数据定标、数据解调及数据修正；

微处理器系统接收所述高速AD采集卡处理后的电信号，并对所述电信号进行信号处理及分析计算，获得对应点的振动信息，实现环境盐密强度分布的实时在线监测和报警控制输出。