[实用新型]用于检测全分布式光纤的温度及振动位置的传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及全分布式光纤的传感器方面，更具体地说，涉及一种用于检测全分布式光纤的温度及振动位置的传感器。

背景技术

当光在光纤中传播时，如果外界环境发生变化，光在光纤中的一些参量会因此而改变，比如光速，相位，甚至光的偏振态也会因此而变化。通过测量传输光纤中的这些光参量便可以获得相应的物理量，我们将这种利用光纤来做传感器的技术，称之为光纤传感技术。

全分布式光纤传感技术，是以光纤作为传感原件的，光纤本身就是传递信息的媒介，而且又同时具有传感的功能，因此具有传统电量型传感器所无法比拟的优势。光纤的覆盖面广，可以用于测量整个传感光纤覆盖范围内的温度和振动等变化。

传统的传感器大多是电量型的，测量范围小，并网困难，而且点式传感器在测量大范围，长距离的时候，需要很高的维护成本。相比之下，光纤传感器的传感器是光纤，光纤本身结构稳定、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、价格低廉，此外光纤的覆盖面广，可以对大范围，空间分布广的系统做测量。基于以上优点，全分布式光纤传感与20世纪70年代末以来，得到了广泛的发展，出现了基于时域光反射的，瑞利时域光反射(OTDR)、拉曼时域光反射(ROTDR)、相位敏感时域光反射(Φ-OTDR)等，目前基于拉曼时域光反射(ROTDR)已经十分成熟。其中对于振动的测量也有很多方法，近年将干涉技术和相位敏感时域光反射技术(Φ-OTDR)相结合的振动传感技术是一种研究热点。

1)光在光纤中传播会受到外界的因素的影响，此时光的相关物理量会发生变化，利用这一变化可以测出相应的参量。当相干光光源经调制后，射出的脉冲光射入传感光纤时，如果光纤上有振动产生，那么传感光纤上相应位置会发生一些物理变化，如光纤折射率，长度等，利用自干涉技术，当传感光纤受到振动的影响时，在干涉仪输出的干涉信号会发生变化，通过相位载波技术可以将其完全解调出来，利用相位敏感时域光反射技术，可以实时定位振动发生的位置。因此自干涉技术可以对振动进行全分布实时监测。

2)拉曼时域光反射(ROTDR)技术是向光纤中注入脉冲光，光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集。

然而目前的传感器一般是单独测量振动位置或者单独测量温度，当想要测量者两个物理量时，采用两套独立的系统分别进行测量，如此需要的仪器的成本高昂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述的现有基于光纤的传感器在测量振动位置以及温度时分别采用两套独立的系统分别进行测量造成的成本高昂的技术缺陷，提供了用于检测全分布式光纤的温度及振动位置的传感器。

根据本实用新型的其中一方面，本实用新型为解决其技术问题，提供了一种用于检测全分布式光纤的温度及振动位置的传感器，包含：

用于产生连续光的激光器；

用于产生脉冲的脉冲发生器；

用于利用所述脉冲对所述连续光进行调制，形成脉冲信号的声光调制器，声光调制器的输入端分别连接激光器以及脉冲发生器的输出端，其中脉冲信号在一个周期内具有电平大小不一的第一电平脉冲信号及第二电平脉冲信号；

用于允许声光调制器产生的信号通过而隔离返回至声光调制器的信号的隔离器，隔离器的输入端连接声光调制器的输出端；

用于对隔离器输入的信号进行放大的掺饵光纤放大器，掺饵光纤放大器的输入端连接隔离器的输出端；

环形器，包括输入端、第一端口及第二端口，环形器的输入端连接掺饵光纤放大器的输出端，第一端口连接拉曼波分复用器的第三端口以输出掺饵光纤放大器输入的信号至拉曼波分复用器，并接收拉曼波分复用器发送来的瑞利散射光，第二端口连接瑞利散射光处理单元以将所述瑞利散射光传送至瑞利散射光处理单元；