[发明专利]基于并行数据处理技术的布里渊光时域反射仪方法和装置

权利要求书

1.一种基于并行数据处理技术的布里渊光时域反射仪的方法，其特征在于，所述方法包括： 

将单频探测光脉冲注入到被测光纤，其在被测光纤中产生的自发布里渊散射信号沿光纤返回与一路单频本振光混合后经光电探测器将布里渊散射光谱转变为布里渊电频谱； 

利用高速数据采集硬件采集整个布里渊电频谱； 

利用多通道数据并行处理技术快速提取出数字布里渊电频谱信号中各个离散频率通道对应的功率，每个频率通道对应一条探测曲线； 

通过数据拟合算法得到布里渊谱的中心频率，对比被测光纤初始状态下布里渊谱的中心频率，计算出被测光纤沿线温度和/或应力信息。 

2.根据权利要求1所述的基于并行数据处理技术的布里渊光时域反射仪的方法，其特征在于，所述方法包括： 

将单频探测光脉冲注入到被测光纤，其在被测光纤中产生的自发布里渊散射信号沿光纤返回与一路单频本振光混合后经光电探测器将布里渊散射光谱转变为布里渊电频谱； 

使用高速数据采集卡实现高速数据采集，其采样率大于500Msps，采集得到的数据传输给计算机； 

利用程序设计语言，设计多通道数字带通滤波器将布里渊电频谱划分成多个离散的频率通道，再通过数字下变频和数字低通滤波提取出各个频率通道的信号功率，得到关于布里渊谱频率、功率和位置信息的三维探测曲线； 

通过数据拟合算法得到布里渊谱的中心频率，对比被测光纤初始状态下布里渊谱的中心频率，计算出被测光纤沿线温度和/或应力信息。 

3.根据权利要求1所述的基于并行数据处理技术的布里渊光时域反射仪的方法，其特征在于，所述方法包括： 

将单频探测光脉冲注入到被测光纤，其在被测光纤中产生的自发布里渊散射信号沿光纤返回与一路单频本振光混合后经光电探测器将布里渊散射光谱转变为布里渊电频谱； 

利用基于FPGA的信号处理电路实现对布里渊电频谱的高速数据采集、传输和多频率通道数据的并行处理； 

基于FPGA的信号处理电路中高速数据采集单元的采样率大于500Msps，采集得到的数据传输给FPGA处理； 

在FPGA中编程，设计多通道数字带通滤波器将布里渊电频谱划分成多个离散的频率通道，再通过数字下变频和数字低通滤波提取出各个频率通道的信号功率，得到关于布里渊谱频率、功率和位置信息的三维探测曲线； 

通过数据拟合算法得到布里渊谱的中心频率，对比被测光纤初始状态下布里渊谱的中心频率，计算出被测光纤沿线温度和/或应力信息。 

4.一种基于并行数据处理技术的布里渊光时域反射仪的装置，其特征在于，所述装置包括： 

光源模块，它分两部分，一路用作探测光，一路用作本振光； 

单频探测光进入光脉冲调制模块被调制成探测光脉冲，单频本振光直接接入相干探测模块； 

调制模块，它由光脉冲调制器及其驱动电路构成，将连续的探测光调制成光脉冲； 

光放大模块，它选用光放大器提升探测光脉冲的功率； 

相干探测模块，它由一个50/50的X型耦合器和光电探测器组成。探测光脉冲在被测光纤中的背向自发布里渊散射光沿光纤返回进入50/50的X型耦合器的一输入端，而本振光接入此耦合器的另一输入端，二者在相干探测模块混合并经光电探测器输出布里渊电频谱； 

电信号放大模块，它选用低噪声放大器，对光电探测器输出的电信号进行放大以便高速数据采集模块精确采集数据； 

并行数据处理模块，它由多个并行的数字带通滤波器、数字下变频单元、数字低通滤波器组成，实现对多个离散频率通道的离散布里渊电频谱功率的提取，获得关于布里渊谱频率、功率和位置信息的三维探测曲线； 

数据后处理模块，它将来自并行数据处理模块的数据进行拟合，寻找布里渊谱的中心频率，并与初始结果进行比较，确定布里渊频移量，最终得出被测光纤沿线各个位置处温度和/或应力值； 

显示模块，它显示来自数据后处理模块的数据。 

5.根据权利要求4所述的基于并行数据处理技术的布里渊光时域反射仪的装置，其特征在于，所述装置包括： 

光放大模块可选用具有双向放大功能的掺铒光纤放大； 

使用具有双向放大功能的掺铒光纤放大器时，它的一端与被测光纤相连，背向自发布里渊散射信号返回被它放大后进入相干探测模块。