[实用新型]一种光纤拉曼频移器双波长光源自校正分布式光纤拉曼温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤拉曼温度传感器，特别是光纤拉曼频移器双波长光源自校正分布式光纤拉曼温度传感器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

近年来，利用光纤拉曼散射光強度受温度调制的效应和光时域反射(OTDR)原理研制成分布式光纤拉曼温度传感器，它可以在线实时预报现场的温度和温度变化的取向，在线监测现场温度的变化，在一定的温度范围设置报警温度，是一种本质安全型的线型感温探测器，已在电力工业、石化企业、大型土木工程和在线灾害监测等领域成功地应用。

由于各个波段的光纤损耗是不同的，即光纤损耗存在光谱效应，在分布式光纤拉曼温度传感器中用反斯托克斯拉曼散射光作为测量温度信号通道，用斯托克斯拉曼散射光作为测量温度参考通道，由于两个通道在不同波段，测温光纤的损耗不同，在测温系统中用斯托克斯拉曼参考通道解调反斯托克斯拉曼信号通道时出现非线性现象，而造成的测温误差，降低了测温精度，对于固定的波长的光纤损耗可以在解调过程中进行人为校正。

张在宣于2009年提出《一种拉曼相关双波长光源自校正分布式光纤拉曼温度传感器》(中国专利：ZL 200920192483.4)，采用1550nm激光器为主光源，1450nm激光器为副光源，利用拉曼相关自校正方法解决了中、短程100m-15km在线温度监测中的校正问题。但需要用主光源和副光源两只光源，比较复杂，造价高，且不能完全满足近年来石油管道、传输电力电缆的安全健康监测，对远程、超远程自校正分布式光纤拉曼温度传感器的迫切需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种成本低、信噪比好，稳定性和可靠性好，用一只光纤脉冲激光器能实现远程30km自校正的光纤拉曼频移器双波长光源自校正分布式光纤拉曼温度传感器。

本实用新型的光纤拉曼频移器双波长光源自校正分布式光纤拉曼温度传感器，包括光纤脉冲激光器，光纤分路器，由单模光纤和1660nm滤光器组成的光纤拉曼频移器，第一光纤波分复用器，第二光纤波分复用器，第一光纤开关，传感光纤，第二光纤开关，光电接收模块，数字信号处理器和工控机。光纤脉冲激光器发出激光脉冲通过光纤分路器分成两束，其中一束1550nm波段的激光进入光纤拉曼频移器，经频移13.2THz到1660nm波段作为主光源，另一束1550nm波段的激光作为副光源，第一光纤波分复用器具有三个端口，它的1660nm输入端口与光纤拉曼频移器输出的主光源相连，COM端口与第一光纤开关的一个输入端相连，1550nm输出端口与第二光纤开关的一个输入端相连，第二光纤波分复用器具有三个端口，其中的1550nm输入端口与光纤分路器分束的副光源相连，COM端口与第一光纤开关的另一个输入端相连，1660nm输出端口与第二光纤开关的另一个输入端相连，第一光纤开关的输出端与传感光纤相连，第二光纤开关的输出端与光电接收模块的输入端相连，光电接收模块的输出端与数字信号处理器的输入端相连，数字信号处理器的输出端与工控机相连，第一、第二两只光纤开关联动，利用第一光纤开关将第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器输出的两束激光分时交替地进入传感光纤，利用第二光纤开关将第一光纤波分复用器和第二光纤波分复用器的输出端分时交替地与光电接收模块相连，当第一光纤开关通过第一光纤波分复用器与1660nm主光源相连时，第二光纤开关输入端与第一光纤波分复用器1550nm输出端口相连，将传感光纤的反斯托克斯回波送入光电接收模块；当第一光纤开关通过第二光纤波分复用器与1550nm副光源相连时，第二光纤开关输入端与第二光纤波分复用器1660nm输出端口相连，将传感光纤的斯托克斯回波送入光电接收模块。

本实用新型中，所说的脉冲激光器的中心波长为1550nm，光谱宽度为0.1nm，激光脉冲宽度为10ns，峰值功率为1-1kW可调，重复频率为500Hz-20KHz可调。

上述光纤拉曼频移器中1660nm滤光器的中心波长为1660nm，光谱带宽28nm，透过率98％，对1550nm激光的隔离度＞45dB。

本实用新型中，所说的传感光纤是长度为30km的G652通信单模光纤。传感光纤既是传输介质又是传感介质，铺设在测温现场不带电，抗电磁干扰，耐辐射，耐腐蚀。