[发明专利]一种分布式光纤温度和应变传感装置

说明书

本发明实施例公开了一种分布式光纤温度和应变传感装置，包括控制模块、脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块、探测模块、测试光纤模块和波分复用器；脉冲光信号产生模块与测试光纤模块连接，连续光信号产生模块与测试光纤模块连接；脉冲光信号产生模块与连续光信号产生模块连接，脉冲光信号产生模块还通过波分复用器与探测模块连接；控制模块分别与脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块连接，并控制脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块之间的光信号传输。本发明实施例能够发挥BOTDR、BOTDA和DTS的技术优势，实现快速、单端、双端、高精度对光纤温度和应变同时测量功能。

技术领域

本发明涉及光纤传感器领域，具体涉及一种分布式光纤温度和应变传感装置。

背景技术

光纤传感技术以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术，具有测量灵敏度高、动态范围宽、抗电磁干扰、耐腐蚀和体积小巧等优点。分布式光纤传感器是光纤传感器技术的一种，它利用光纤同时作为传感敏感元件和传输信号介质，一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量信息(如温度、应变)的分布图，因此得到了迅速的发展和实用化。

在光纤温度、应变测量领域，光纤布里渊光时域分析仪(BOTDA)、光纤布里渊光时域反射仪(BOTDR)、拉曼光纤传感器(DTS)是三种主要的分布式光纤传感器，三者各有优缺点和实现的技术方案。DTS技术采用单端测量的方式实现光纤温度快速测量，但是测量距离有限；BOTDR和BOTDA技术都利用了光纤布里渊散射，不过测试方式不同，BOTDR技术测量精度和距离不高，但是其采用单端测量的方式简单易行，即使被测光纤发生意外损坏或断裂，也不影响设备的正常工作；而BOTDA属于双端测量，需要被测光纤形成环路，具有很高的测量精度，但是当被测光纤被损坏或断裂而不能形成测量环路时，设备将不能工作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种分布式光纤温度和应变传感装置。

本发明实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置，包括控制模块、脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块、探测模块、测试光纤模块和波分复用器；

脉冲光信号产生模块与测试光纤模块连接，连续光信号产生模块与测试光纤模块连接；

脉冲光信号产生模块与连续光信号产生模块连接，脉冲光信号产生模块还通过波分复用器与探测模块连接；

控制模块分别与脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块连接，并控制脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块之间的光信号传输。

优选地，测试光纤模块包括测试光纤。

优选地，脉冲光信号产生模块包括第一激光器、第一耦合器、第一调制器、第一光纤放大器、第一滤波器、偏振控制器和三端口环形器；第一激光器与第一耦合器的输入端连接，第一耦合器的第一输出端与第一调制器的输入端连接，第一调制器的输出端与第一光纤放大器的输入端连接，第一光纤放大器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与偏振控制器的输入端连接，偏振控制器的输出端与三端口环形器的第一端口连接，三端口环形器的第二端口与测试光纤的第一端口连接。

优选地，探测模块包括第一光开关、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集器、第二耦合器和低通滤波器；第一光开关的第一输出端与第二耦合器的第一输入端连接，第一光电探测器的输出端与数据采集器的第一输入端连接，第一光开关的第二输出端与第二光电探测器的输入端连接，第二光电探测器的输出端与数据采集器的第二输入端连接，第二耦合器的第一输出端和第二输出端分别与第三光电探测器的第一输入端和第二输入端连接，第三光电探测器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与数据采集器的第三输入端连接。