[发明专利]一种分布式光纤传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于拉曼散射的分布式光纤传感系统。

背景技术

近年来，基于拉曼散射的分布式光纤传感系统得到了很快的发展，但是由于拉曼散射信号光十分微弱，传感用光纤一般采用50/125μm，或者62.5/125μm的多模光纤，这种光纤与普通的单模光纤比拉曼散射信号光要强好几倍，同时多模光纤由于纤芯面积比单模光纤大几十倍，出现受激拉曼散射的泵浦阈值功率要高几十倍，因此采用多模传感光纤的分布式传感系统可以使用很高功率的脉冲激光器而不会出现受激拉曼散射，但是对于单模光纤，很容易出现受激拉曼散射，一旦出现受激拉曼散射，拉曼信号就会异常增大，导致无法解调出正常的传感信息。受激拉曼散射的限制加上单模光纤本身比较小的拉曼散射因子导致采用单模光纤的系统拉曼散射信号十分微弱，系统性能远远低于多模的系统。因此现有的分布式光纤传感系统以多模为主。但是由于单模光纤的应用和敷设比较广泛，很多场合希望能利用已经敷设好的单模光纤作为传感光纤，从而节省分布式光纤传感系统的安装成本。但现有技术不能很好地满足实际的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种能够抑制受激拉曼散射发生，有效提高系统的工作性能，延长测温距离的分布式光纤温度传感系统。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种分布式光纤传感系统，包括传感主机(1)和传感光纤(2)，其特征在于：它包括2段或2段以上的传感光纤(2)，在2段传感光纤之间串联受激拉曼散射抑制装置(3)；所述的受激拉曼散射抑制装置包括光纤输入端口(4)，第一级、第二级和第三级信号处理装置，以及受激拉曼散射抑制装置输出端口(5)；

所述的第一级信号处理装置，包括光环形器(6)或光波分复用器(11)，用于对前向拉曼散射信号光和前向泵浦光进行分离；

所述的第二级信号处理装置，包括光滤波器(10)或光隔离器(23)，用于前向泵浦光的通过，并阻止或大幅衰减前向拉曼散射信号光；

所述的第三级信号处理装置，包括光环形器(15)或光波分复用器(19)，用于对前向泵浦光和后向拉曼散射信号光进行合波。

本发明所述的受激拉曼散射抑制装置，所述的光环形器(6或15)包括输入端口(7或16)，输出端口(8或17)，反射端口(9或18)；所述的光波分复用器(11或19)包括输入端口(14或22)，输出端口(12或20)，输出端口(13或21)。

对于本发明所述的受激拉曼散射抑制装置，其第一级信号处理装置包括光环形器(6)的具体结构为：光纤输入端口(4)与第一级信号处理装置中的光环形器(6)的输出端口(8)相连；第一级信号处理装置中的光环形器(6)的反射端口(9)与第二级信号处理装置中的光滤波器(10)相连；第二级信号处理装置中的光滤波器(10)与第三级信号处理装置中的光环形器(15)的输入端口(16)相连或与光波分复用器(19)的输出端口(20)相连；第三级信号处理装置中的光环形器(15)的输出端口(17)或光波分复用器(19)的输出端口(22)与受激拉曼散射抑制装置输出端口(5)相连；第一级光环形器(6)输入端口(7)与第三级光环形器(15)的反射端口(18)相连或者与第三级光波分复用器(19)的输出端口(21)相连。

在本发明中，当第一级信号处理装置包括光波分复用器(11)时，受激拉曼散射抑制装置的具体结构为：光纤输入端口(4)与第一级信号处理装置中的光波分复用器(11)的输入端口(14)相连，该光波分复用器(11)的输出端口(12)与第三级信号处理装置中的光波分复用器(19)的输出端口(20)或光环形器(15)的输入端口(16)相连，第一级信号处理装置中的光波分复用器(11)的另一个输出端口(13)与第二级信号处理装置中的光隔离器(23)相连，光隔离器(23)与第三级信号处理装置中的光环形器(15)的反射端口(18)或波分复用器(19)的输出端口(21)相连。第三级信号处理装置中的光环形器(15)的输出端口(17)或光波分复用器(19)的输出端口(22)与受激拉曼散射抑制装置输出端口(5)相连。

本发明所述的传感主机(1)为拉曼散射信号光时域反射测量仪；所述的传感光纤(2)为单模光纤；传感主机(1)与传感光纤(2)的一端相连，构成单端测量方式。