[发明专利]具有宽频感测能力的连续分布式光纤振动传感装置及方法

权利要求书

1.一种具有宽频感测能力的连续分布式光纤振动传感装置，其特征在于，包括脉冲发生器、第一激光器、第二激光器、脉冲调制器、掺铒光纤放大器、第一波分复用器、光环行器、探测光纤、第二波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器和信号采集卡；其中，

脉冲发生器，用于产生调制脉冲、触发脉冲；调制脉冲输入至脉冲调制器，触发脉冲输入至信号采集卡；

第一激光器，用于产生第一连续模式窄线宽激光，并将其输出至第一波分复用器；

第二激光器，用于产生第二连续模式窄线宽激光，并将其输出至脉冲调制器；

脉冲调制器，用于根据接收的调制脉冲，将第二连续模式窄线宽激光转换为脉冲光输出至掺铒光纤放大器；

掺铒光纤放大器，用于将脉冲光放大后输出至第一波分复用器；

第一波分复用器，用于将第一连续模式窄线宽激光和放大后的脉冲光通过两个不同通道进行复用，输出探测光至光环行器；

光环形器，用于将探测光由其第1端口输入，并由其第2端口注入至探测光纤；

探测光纤，用于将产生的背向瑞利散射光输出至光环形器的第2端口，并由光环形器的第3端口输出至第二波分复用器；

第二波分复用器，用于将具有不同波长的背向瑞利散射光通过解复用由两个通道分别输出至第一光电探测器、第二光电探测器；

第一光电探测器，用于将接收到的光转换成第一电信号后输出至信号采集卡；

第二光电探测器，用于将接收到的光转换成第二电信号后输出至信号采集卡；

信号采集卡，用于根据触发脉冲，将第一电信号、第二电信号分别转换为数字信号进行后续处理；

所述第一激光器和第二激光器的波长不同。

2.根据权利要求1所述的一种具有宽频感测能力的连续分布式光纤振动传感装置，其特征在于，所述调制脉冲和触发脉冲的周期均与脉冲光的周期同步。

3.根据权利要求1所述的一种具有宽频感测能力的连续分布式光纤振动传感装置，其特征在于，所述第一波分复用器和第二波分复用器选用的两个波长通道需与第一激光器和第二激光器的波长相匹配。

4.基于权利要求1-3中任一项所述的一种具有宽频感测能力的连续分布式光纤振动传感装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用第一激光器产生第一连续模式窄线宽激光；采用第二激光器产生第二连续模式窄线宽激光，将第二连续模式窄线宽激光转换为脉冲光并将其放大，放大后的脉冲光与第一激光器产生的连续模式窄线宽激光通过第一波分复用器复用后，输出探测光至探测光纤中；

步骤二、探测光在探测光纤中产生背向瑞利散射光；背向瑞利散射光用于探测振动的频率和位置；

步骤三、将背向瑞利散射光通过第二波分复用器分成两路，这两路分别由第一光电探测器、第二光电探测器进行探测，得到第一电信号和第二电信号；

步骤四、第一电信号经过快速傅里叶频谱变换之后，得到振动信号真实的频率信息；第二电信号经过滑动差分处理后得到振动信号的位置信息，以此实现对振动事件的宽频感测以及事件定位。