[实用新型]基于双波长OTDR技术的长周期光纤光栅多点双参数检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，特别涉及基于双波长光时域反射(OTDR)技术的长周期光纤光栅多点双参数检测装置。

背景技术

随着工业技术发展，生产中产生的废液、废气、废渣等污染源没有得到有效的清理，这些污染源成为人们生活中的潜在危险。近年来频繁的爆发瓦斯爆炸、煤气中毒、事物中毒和有毒化工原料泄露等事件引起了国家的高度重视，国家鼓励有关传感检测技术的研究。经过国内各科学院和企业的人力、财力的投入，在矿井安全、空气质量监测、食品安全检测、化学分析等领域已经取得了很大的进步，主要利用电磁方法实现了对温度、浓度、应变、折射率、电流、速度等参数的测量。

光纤传感技术，是在抗电磁干扰，远距离通信与传感以及分布式测量中广泛应用的传感技术。长周期光纤光栅简称LPFG(Long-PeriodFiberGrating)，是在光纤布喇格光栅理论的基础上发展起来的。长周期光纤光栅的模式耦合是基于同向传输的纤芯基模和包层模的耦合，不同包层模对外界参数变化的灵敏度不同。长周期光纤光栅是一种透射型光纤光栅，具有比光纤布喇格光栅更好的温度、折射率、应变、弯曲、浓度等参数的灵敏度。因此，长周期光纤光栅在光纤传感领域具有比光纤布喇格光栅和其他传感器更多的优点和更加广泛的应用。

长周期光纤光栅不仅对温度具有很好的灵敏度，也对折射率具有很好的灵敏度，要实现折射率和温度的同时测量，利用单一波长的光时域反射技术是难以实现的。长周期光纤光栅的不同包层模对外界参数变化的灵敏度不同，不同的工作波长产生不同的包层模，将光时域反射技术和长周期光纤光栅结合，采用双工作波长可以同时适时测量折射率和温度的变化，特别地，通过在长周期光纤光栅表面做特殊处理，可以用来测量许多物理、化学、生物变化量。

光时域反射技术是利用激光器发射具有一定宽度和重复周期窄光脉冲进入被测光纤，在入射端检测后向散射信号强度，根据后向散射信号沿时间轴的幅度曲线可以得到被测光纤链路的损耗、熔接点和断点等分布。针对现有检测技术中不易实现多点多参数同时测量的问题，本实用新型提出的基于双波长光时域反射(OTDR)技术的长周期光纤光栅多点双参数检测装置，实现远距离传输中多点多参数的实时监测。

发明内容

为了克服现有技术中不易同时实现多点多参数测量和远距离实时监测的问题，本实用新型提出了一种结构简单、便于操作、可实现多点多参数、远距离及实时监测的基于双波长光时域反射(OTDR)技术的长周期光纤光栅多点双参数检测装置。

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案：

基于双波长光OTDR技术的长周期光纤光栅多点双参数检测装置，包括：PC机、光脉冲调制器、不同波长的激光二极管、2×1波分复用器、3端口环形器、长距离传输光纤、多根长周期光纤光栅、1×2波分复用器、两个光电探测器、数据采集卡。

PC机分别与脉冲调制器和数据采集卡相连，脉冲调制器的输出端和两个不同波长的激光二极管的输入端相连，两个不同波长的激光二极管的输出端分别与2×1波分复用器的的两端口的一端相连，3端口环形器1.1端口和3.3端口分别与2×1波分复用器的一端口的一端和1×2波分复用器的一端口的一端相连，1×2波分复用器两端口的一端分别与光电探测器相连，光电探测器的输出端与数据采集卡相连；由3端口环形器的2.2端口输出的两种不同波长的脉冲调制光，通过长距离传输光纤，经过不同的距离处的长周期光纤光栅，由于长周期光纤光栅对于不同工作波长的光的透射率不同，形成不同的反射谱，当长周期光纤光栅周围的环境发生变化时，对于同一个长周期光纤光栅，不同的工作波长，波长的漂移量可表示为多种参数的变量的叠加，通过双波长，可建立双参数的传输矩阵，通过求解参数矩阵，可求得不同位置长周期光纤光栅的环境参数，其中，双波长应包含到长周期光纤光栅的3dB带宽内，且长周期光纤光栅对工作波长的透射率大于70％。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用在传输光纤上多个分布监测点处点分别嵌入熔接长周期光纤光栅与光时域反射技术结合，实现了折射率或温度的长距离、多点和实时分布式测量。

本实用新型利用在传输光纤上多个分布监测点处点分别嵌入熔接长周期光纤光栅，通过双波长互补技术与光时域反射技术结合，实现了折射率和温度的长距离、多点和实时分布式测量。