[实用新型]一种基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油管道检测领域，尤其是涉及一种基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备。

背景技术

大型工程结构健康监测、输油管线维护、地质灾害预防等都需要采集振动信号，分布式光纤振动传感器由于具有传统传感器不可比拟的优势而成为了研究的热点。与传统的分布式光纤振动传感器相比，基于相干瑞利散射技术的分布式光纤振动检测技术具有定位精度高、灵敏度高等优势而获得迅猛发展。相干瑞利散射技术又称为相位敏感光时域反射技术(Φ-OTDR)，利用传感光纤中的后向瑞利散射光干涉信号检测光纤周围振动信号。

目前该技术主要应用于围栏入侵检测、长输油气管道检测、边界安防等领域，而且取得了不错的应用效果。但是随着检测距离的延长，光信号变得很弱，尤其是后向瑞利散射光信号变得极为微弱，这为信号的检测带来很大的困难。为了解决这一问题，最为方便也是目前多数采用的方式就是单一的提高入纤光功率和前置放大器的增益系数。提高入纤光功率将会导致脉冲能量过高，当脉冲光信号超过布里渊效应阈值时会激起布里渊效应，导致光功率在光纤前端急剧下降，反而降低了传感距离。提高前置放大器的增益系数可以提高干涉信号强度，但是由于滤波器带宽有限，在提高干涉信号的强度同时也会将ASE噪声信号变强，这样使得探测器探测到的信号直流量较大，为后续的数据处理带来困难。

为了解决这一问题，现有的技术将一阶双向拉曼放大技术应用于入Φ-OTDR传感设备中(Long-distance fiber-opticΦ-OTDR intrusion sensing system)，这种方式可以将单套的Φ-OTDR传感设备延长至50km，但是拉曼增益系数并不是均匀的，导致信号功率波动明显。为了克服这一难题，又采用混合拉曼放大技术对上述技术进行了改进。但是上述方法都需要拉曼泵浦光源，而且设备结构较为复杂，提高了设备的成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备，来解决现有技术中存在的在进行振动检测时，由于检测距离的延长，导致用于检测的光信号微弱，进而使检测效果不好的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备，包括：基于相干瑞利散射技术的光纤振动传感器，所述传感器包括三端口的环形器；N个遥泵放大器，所述N个遥泵放大器通过传感光纤一一串联；其中，所述N个遥泵放大器通过遥泵光纤和所述传感器连接；其中，所述N个遥泵放大器的第一个遥泵放大器通过所述传感光纤和所述环形器连接，所述第一个遥泵放大器从所述环形器处接收所述脉冲光源并依次传送给串联的遥泵放大器；所述N个遥泵放大器中的每个遥泵放大器都对各自接收到的脉冲光源进行放大，N为大于1的正整数。

优选的，所述N个遥泵放大器具体通过N个遥泵光纤和所述传感器连接，其中，每个遥泵放大器通过各自的遥泵光纤和所述传感器连接，并分别通过各自的遥泵光纤接收所述泵浦光源。

优选的，所述设备还包括：N个耦合器，连接在所述N个遥泵放大器和所述传感器之间，所述N个耦合器通过所述遥泵光纤一一串联，并且每个耦合器对应连接一个遥泵放大器；其中，所述N个耦合器中的第一个耦合器通过所述遥泵光纤从所述传感器处接收所述泵浦光源并依次传送给串联的耦合器；所述N个耦合器中的每个耦合器都对各自接收到泵浦光源进行分光，然后对应传送给各自连接的遥泵放大器。

通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：

本实用新型提供了一种基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备，使用异纤遥泵放大方式，对每段传感光纤集中式放大，能够有效延长Φ-OTDR传感距离，增强用于检测的光信号，提高检测准确率。

另外，遥泵放大器会将正向传输的光信号和反向传输的瑞利散射光信号同时放大。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备的架构图；

图2为本实用新型实施例基于异纤遥泵放大的光纤振动检测设备的两种结构的另一种架构图；

图3为本实用新型实施例遥泵放大器结构图。

附图标记说明：基于相干瑞利散射技术的光纤振动传感器11，环形器12，传感光纤13，遥泵光纤14，计算机15，环形器16，环形器17，第一波分复用器18，第二波分复用器19，滤波器20；耦合器1、耦合器2、耦合器3，耦合器N，遥泵放大器1’，遥泵放大器2’，遥泵放大器3’，遥泵放大器N’，端口a1，端口b1、端口c1，端口a2、端口b2，端口c2。

具体实施方式