[发明专利]长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置

权利要求书

1.长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于包括：窄线宽激光器（1）、光纤耦合器（2）、强度调制器（3）、锁定放大器（4）、微波开关（5）、电脉冲发生模块（6）、微波信号发生模块（7）、第一光纤环形器（8）、光纤光栅（9）、第二光纤环形器（10）、相位调制器（11）、多频率信号发生模块（12）、传感光纤（13）、光电探测器（14）、信号高速并行处理单元（15）；窄线宽激光器（1）的尾纤输出和光纤耦合器2的输入端口（2-1）相连，实现将激光分成两路，其中一路经光纤耦合器的第一输出端口（2-2）与强度调制器的输入端口（3-1）相连，强度调制器的DC电压偏置端口（3-2）与锁定放大器（4）连接，实现最佳工作点的自动反馈稳定控制，强度调制器的射频输入端口（3-3）与微波开关的输出端（5-3）相连，微波开关的输入端（5-1）与微波信号发生模块（7）连接，微波开关的输入端（5-2）与电脉冲发生模块（6）连接；强度调制器3调制得到的高消光比宽带移频泵浦脉冲光由强度调制器的输出端口（3-4）输出，并连接到第一光纤环形器的输入端口（8-1），第一光纤环形器（8）还有一端口（8-2）与实现滤波的光纤光栅（9）相连，第一光纤环形器的输出端口（8-3）与第二光纤环形器的输入端口（10-1）相连，实现将泵浦脉冲光注入到传感光纤（13）中；光纤耦合器（2）分光的另一路经其第二输出端口（2-3）与相位调制器的输入端口（11-1）相连，相位调制器的射频输入端口（11-2）与多频率信号发生模块（12）连接，相位调制器的输出端口（11-3）输出包含多频率成份的探测连续光并注入到传感光纤（13）中；探测连续光与泵浦脉冲光在传感光纤（13）中相向传输后与第二光纤环形器的另一端口（10-2）相连，第二光纤环形器的输出端口（10-3）连接光电探测器的输入端口（14-1），光电探测器的输出端口（14-2）与信号高速并行处理单元（15）相连，实现传感信号的解调。

2.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于通过相位调制器（11）和多频率信号发生模块（12）构建出一种布里渊增益拼接谱的光学结构，使用包含多频率成分的多频率信号发生模块（12）作用在相位调制器（11）上，实现调制探测连续光的相位，使得探测连续光中产生多光频成分，通过控制探测连续光各光频的幅度来调节各自对应的布里渊增益谱幅度，拼接出所需谱宽和谱型的布里渊增益谱。

3.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于利用强度调制器（3）、锁定放大器（4）、微波开关（5）、电脉冲发生模块（6）、微波信号发生模块（7）、第一光纤环形器（8）、光纤光栅（9）和第二光纤环形器（10）构建泵浦脉冲光产生的光学结构，获取高消光比微波移频泵浦脉冲光，进而将产生布里渊放大效应两束光的频差固定在布里渊增益拼接谱斜边线性区域中间，把应变导致的布里渊增益拼接谱的漂移转化为探测光功率的波动，实现分布式动态、静态应变的定量测量。

4.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于所述窄线宽激光器（1）的线宽小于1MHz。

5.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于所述光纤光栅（9）为布拉格短周期光纤光栅，其反射中心波长选择定制在泵浦光脉冲的微波宽带移频下频带范围内；通过温度或应变施加在光纤光栅上，进行反射中心波长的调谐。

6.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于所述光纤光栅（9）此处光纤光栅也可由窄带滤波器替代。

7.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于所述光电探测器（14）响应带宽高于100MHz。

8.如权利要求1所述长距离分布式大测量范围快速响应光纤动态应变传感装置，其特征在于所述信号高速并行处理单元（15）采样速率为100MS/s以上。