[发明专利]一种全分布式光纤温度或应变的传感方法与传感器

权利要求书

1.一种全分布式光纤温度或应变的传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)激光器依次输出三束连续脉冲光；

(2)三束脉冲光经第一耦合器分成两路，一路为探测脉冲光和一路为参考脉冲光，探测脉冲光输入电光调制器，参考脉冲光输入移频模块；

(3)电光调制器对探测脉冲光的线宽进行调制，波形发生器控制电光调制器对探测脉冲光线宽的调制，经电光调制器处理的探测脉冲光输入掺铒放大器，探测脉冲光经掺铒放大器放大之后经过声光调制器调制为具有高消光比的脉冲，再经过带通滤波器减少放大自发热噪声，探测脉冲光经环形器输入传感光纤；三束脉冲光被调制成相互之间有线宽差的探测脉冲光；

(4)探测脉冲光在传感光纤中产生自发布里渊散射光，所述布里渊散射光返回环形器，并输入第二耦合器的一端；

(5)参考脉冲光经移频模块移频后输入第二耦合器的另一端；

(6)步骤(4)的布里渊散射光和步骤(5)的参考脉冲光从第二耦合器中输入平衡探测器，两路信号在平衡探测器中进行相干探测后被转化为电信号，并被数据采集模块收集；

(7)数据采集模块将收集的电信号传输给信号处理模块，所述信号处理模块进行处理，得到布里渊散射光的频移大小，进而得到光纤温度或应变；

其中，所述信号处理模块对三束脉冲光所对应的布里渊散射光信号在时域直接相互相减两次得到差分信号，所述差分信号经快速傅里叶算法处理提取得到布里渊散射光频谱，利用布里渊光时域反射方法对温度或应变进行全分布式的检测，根据布里渊散射光频谱的频谱中心频率得到布里渊散射光的频移变化量，进而解调得出光纤温度或应变。

2.根据权利要求1所述的全分布式光纤温度或应变的传感方法，其特征在于，所述步骤(1)中，脉冲光由激光器输出，所述激光器的工作波段为1330nm或者1550nm。

3.根据权利要求2所述的全分布式光纤温度或应变的传感方法，其特征在于，所述三束脉冲光相互之间的线宽差为0-10ns。

4.根据权利要求1所述的全分布式光纤温度或应变的传感方法，其特征在于，所述步骤(3)中，传感光纤的折射率为n＝1.46，传感光纤中的声速为V_a＝5945m/s。

5.根据权利要求3所述的全分布式光纤温度或应变的传感方法，其特征在于，所述步骤(5)中，参考脉冲光经频移模块处理后频率下移11.2GHz。

6.一种全分布式光纤温度或应变的传感器，其特征在于，用于执行权利要求1-5任一项的所述传感方法，包括激光器、第一耦合器、电光调制器、掺铒放大器、声光调制器、带通滤波器、环形器、传感光纤、移频模块、第二耦合器、平衡探测器、数据采集模块和信号处理模块，所述激光器连接第一耦合器，所述第一耦合器连接电光调制器和移频模块，所述电光调制器连接掺铒放大器，所述掺铒放大器连接声光调制器，所述声光调制器连接带通滤波器，所述带通滤波器连接环形器，所述环形器连接传感光纤和第二耦合器，所述第二耦合器连接移频模块和平衡探测器，所述平衡探测器连接数据采集模块，所述数据采集模块连接信号处理模块，所述激光器输出脉冲光，所述脉冲光经第一耦合器分成两路，一路为探测脉冲光和一路为参考脉冲光，所述探测脉冲光依次经电光调制器、掺铒放大器、声光调制器、带通滤波器和环形器处理后输入传感光纤，所述探测脉冲光在传感光纤中产生自发布里渊散射光，所述布里渊散射光返回环形器，并输入第二耦合器的一端，所述参考脉冲光经移频模块输入第二耦合器的另一端，所述第二耦合器将两路光信号输入平衡探测器，两路光信号在所述平衡探测器中进行相干探测后被转化为电信号，所述数据采集模块收集所述电信号，并传输给信号处理模块，所述信号处理模块对电信号进行处理，得到布里渊散射光的频移大小，进而得到光纤温度或应变。

7.根据权利要求6所述的全分布式光纤温度或应变的传感器，其特征在于，所述电光调制器受波形发生器的控制。