[发明专利]基于波导时延阵列的分布式光纤传感检测及其解调系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于波导时延阵列的分布式光纤传感检测及其解调系统，属于光纤传感的技术领域。

背景技术

分布式光纤传感是基于OTDR(Optical Time Domain Reflection)光时域反射技术,根据光源从发出点到检测点的往返时间，定位传感光纤上的待测点位置，再依靠光纤的敏感特性，检测该点环境量的变化，进而实现整条传感光纤上各处环境量的变化，即光纤分布式传感的目的。分布式光纤传感系统中所使用的光纤既是传感器，也是信号传输介质，具有传感与传输一体化的特点，并且具有无物理节点、稳定性好、可靠性高、维护成本低等优点。因此，目前很多研究学者致力于研究分布式光纤传感技术。各种光路设计方案、信号采样方法、信号处理方法不断出现，使分布式光纤传感技术的实用化前景愈来愈广阔。

但是，利用分布式光纤技术在确定待测点位置时，会受到光源脉宽、光脉冲触发频率、光量子寿命、信号采样速度等因素的影响，现有技术所搭建的分布式光纤传感系统，在检测端只有一组光电解调模块，所以每个时间点只能检测分布式传感光纤的一个点的状态，不同检测点间的间距，也就是所谓的空间分辨率，由相邻检测时刻的时间差决定，而最小的时间间隔则受光源的脉冲宽度的限制。如果脉冲宽度太小，必然受光纤中光量子寿命的限制，所以不能无限制地减小光脉冲的宽度来提高分布式光纤的空间分辨率。因此，分布式光纤传感技术本身存在这种物理原理的制约，导致光纤分布式技术所能达到的空间分辨率十分有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了基于波导时延阵列的分布式光纤传感检测系统，在现有的分布式光纤传感检测系统的基上进行了改进，解决了分布式光纤传感技术中受脉冲宽度、光量子寿命等物理原理的制约，而影响其空间分辨率提高的技术问题，本发明还提出了一种基于波导时延阵列的分布式光纤传感解调系统。

本发明是通过如下方案予以实现的：

1.基于波导时延阵列的分布式光纤传感检测系统，该检测系统包括传感光纤、光源、监控中心和解调系统，所述解调系统包括耦合器、数据处理模块、波导时延阵列和不少于一个光电解调模块，所述波导时延阵列的输入端连接耦合器；该波导时延阵列的输出端分别接入各个光电解调模块。

进一步的，该检测系统中还设有时延控制器，该时延控制器的输出用于连接波导时延阵列，时延控制器的输入与监控中心相连。

进一步的，所述的波导时延阵列为固定时延阵列，或者为可调控时延阵列。

进一步的，所述的光电解调模块包括波分复用器、光电转换模块和信号放大器；其中波分复用器的输入端连接至波导时延阵列的输出；波分复用的输出分设有两条支路，各支路依次连接光电转换模块、信号放大器和A/D转换器，A/D转换器的输出用于连接数据处理模块。

2.基于波导时延阵列的分布式光纤传感解调系统，该解调系统包括耦合器、数据处理模块、波导时延阵列和不少于一个光电解调模块，所述波导时延阵列的输入端连接耦合器；该波导时延阵列的输出端分别接入各个光电解调模块。

进一步的，所述的波导时延阵列为固定时延阵列，或者为可调控时延阵列。

进一步的，所述的光电解调模块包括波分复用器、光电转换模块、信号放大器和A/D转换器；其中波分复用器的输入端连接至波导时延阵列的输出；波分复用的输出分设有两条支路，各支路依次连接光电转换模块、信号放大器和A/D转换器，A/D转换器的输出用于连接数据处理模块。

本发明和现有技术相比的有益效果是：

现有的分布式光纤传感技术受到脉冲宽度、光量子寿命等固有物理原理的制约，导致空间分辨率的提升受到限制。本发明提出了基于波导时延阵列的分布式光纤传感检测及其解调系统，在现有分布式光纤温度检测系统做出了改进。通过对原有的分布式光纤传感系统中加入波导延时阵列，实现对检测点的分离检测，使空间分辨率受控于时延阵列的设计与控制，而不受分布式光纤传感中的物理原理的响应机制的制约。通过本发明设计的分布式光纤系统进行检测，只要数据处理适宜，方法合理，即可提高检测的精度和空间分辨率，进而提高了分布式光纤传感系统的总体检测性能指标及检测速度。

附图说明

图1是现有技术中DTS分布式光纤温度检测系统的原理示意图；

图2是本发明基于波导时延阵列的DTS分布式光纤传感检测及其解调系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。