[发明专利]基于多波长双光脉冲的光纤分布式传感方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于多波长双光脉冲的光纤分布式传感方法及装置，方法包括如下步骤：S1.生成多波长双光脉冲，并将所述多波长双光脉冲注入传感光纤，所述多波长双光脉冲中的每个脉冲均包含有多个波长成分；S2.获取所述传感光纤中的瑞利光信号，以及所述瑞利光信号对应的传感通道的干涉光强；S3.对所述干涉光强进行计算，获取所述瑞利光信号的相位信息，从而获得所述传感光纤所感应到信号的信息。本发明具有可用于基于PGC相位解调技术的Ф‑OTDR技术，在不增加信号处理工作量的前提下降低由于瑞利光纤信号强度衰落对测量噪声的影响，消除因高相位噪声导致的探测盲区等优点。

技术领域

本发明涉及光纤分布式传感技术，尤其涉及一种基于多波长双光脉冲的光纤分布式传感方法与装置，尤其适用于振动或声音探测。

背景技术

相位敏感光时域反射仪技术(Ф-OTDR)广泛应用于分布式振动和声音探测等应用领域，具有重大应用价值。相位敏感型光时域反射仪通过向传感光纤注入光脉冲，收集光脉冲在光纤各个位置产生的瑞利光信号。利用瑞利信号的强度变化获得瑞利信号的相位信息，实现外界振动信号的信息。

为了获取瑞利信号的相位信息，Yuelan Lu等人提出基于相干探测结构的Ф-OTDR系统，利用相干检测技术获取瑞利信号的相位信息[Yuelan Lu等人，Distributedvibration sensor based on coherent detection of phase-OTDR,Journal ofLightwave Technology,2010年]。中国科学院上海光机所的Pan等提出了利用外差法，采用数字相干探测，实时地解调瑞利散信号的相位[Z.Pan等人，Phase-sensitive OTDR systembased on digital coherent detection,in Optical Sensors and Biophotonic，2011年]。南安普顿大学的A.Masoudi等人提出在传统Ф-OTDR的后向散射信号接收端加入一个非平衡Mach-Zender干涉仪(M-ZI)和3×3耦合器，利用3×3相位解调算法获得瑞利信号的相位信息[A.Masoudi等人，A distributed optical fibre dynamic strain sensorbased on phase-OTDR，Measurement Science and Technology，2013年]。中科院半导体所的G.Fang等人将相位产生载波(PGC)算法应用于Ф-OTDR技术，实现瑞利信号相位获取[Gaosheng Fang等人,Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer Based onPhase-Generated Carrier Algorithm，Journal of Lightwave Technology,2015年]。