[发明专利]基于啁啾链的快速长距离分布式布里渊光纤传感装置

说明书

基于啁啾链的快速长距离分布式布里渊光纤传感装置，涉及分布式布里渊光纤传感技术，为了解决现有长距离分布式布里渊光纤传感方案的测量时间长的问题。激光器输出的激光分为2路，一路光经第1电光调制器调制为脉冲光，脉冲光经掺饵光纤放大器功率放大后作为泵浦光，然后依次经过环形器的1端口和2端口，再由待测光纤的一端输入；另一路光经第2电光调制器调制为上下边带的光学啁啾信号光，光学啁啾信号光经第1滤波器3滤出上边带作为探测光，再由待测光纤的另一端输入；布里渊信号由待测光纤的一端输出，经过环形器的2端口和3端口，再输入光电探测器，采集模块采集光电探测器的输出信号。本发明适用于快速长距离分布式应变和温度的测量。

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及分布式布里渊光纤传感技术。

背景技术

光纤传感具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀和便于布设等诸多优点，目前已广泛应用于土木结构健康监测、石油天然气管线监测、电力电缆温度监测、火灾报警、光纤陀螺应力分析等诸多领域。近年来，我国正处在大规模土木工程和基础设施建设的高峰期，许多世界注目的重大工程和基础设施已经建成或正在规划建设中，而重大工程和基础设施的安全性和耐久性问题一直是社会关注的焦点。而且我国是世界上地质灾害多发国家之一，地质灾害种类多、面积广、活动频率高和危害程度大。研究有效的结构健康监测和诊断技术，监测重大工程的结构安全就显得尤为重要。

布里渊光时域分析系统(BOTDA)是分布式布里渊光纤传感器的典型代表之一，并且在长距离分布式传感领域的应用备受瞩目，而长距离传感正是上述大型工程结构健康监测和温度测量所迫切需要的解决方案。而现有的长距离分布式布里渊光纤传感技术主要解决信噪比、非线性效应和非局域效应等问题，主要有基于时分复用、频分复用、脉冲编码、拉曼放大、双边带探测光、宽带频率调制和图像处理算法的长距离分布式布里渊光纤传感方案。其测量时间通常很长，十几分钟甚至几十分钟。突破目前长距离布里渊光纤传感测量时间对实际工程应用的限制，填补快速长距离分布式布里渊光纤传感技术的空白成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有长距离分布式布里渊光纤传感方案的测量时间长的问题，从而提供基于啁啾链的快速长距离分布式布里渊光纤传感装置。

本发明所述的第一种基于啁啾链的快速长距离分布式布里渊光纤传感装置，包括激光器、第1电光调制器、脉冲模块、掺饵光纤放大器1、环形器2、第2电光调制器、啁啾链模块、第1滤波器3、光电探测器和采集模块；

激光器输出的激光分为2路，一路光用于产生脉冲的泵浦光，另一路光用于产生上频移探测光；

所述一路光经第1电光调制器调制为脉冲光，第1电光调制器的脉冲信号由脉冲模块提供，脉冲光经掺饵光纤放大器1功率放大后作为泵浦光，然后依次经过环形器2的1端口和2端口，再由待测光纤4的一端输入；

所述另一路光经第2电光调制器调制为上下边带的光学啁啾信号光，第2电光调制器的啁啾微波信号由啁啾链模块提供，光学啁啾信号光经第1滤波器3滤出上边带作为探测光，再由待测光纤4的另一端输入；

布里渊信号由待测光纤4的一端输出，经过环形器2的2端口和3端口，再输入光电探测器，采集模块采集光电探测器的输出信号。

本发明所述的第二种基于啁啾链的快速长距离分布式布里渊光纤传感装置，包括激光器、电光调制器、微波和脉冲模块、第2滤波器5、掺饵光纤放大器1、环形器2、第5电光调制器、啁啾链模块、第3滤波器6、光电探测器和采集模块；

激光器输出的激光分为2路，一路光用于产生固定下频移脉冲的泵浦光，另一路光用于产生上频移的探测光；

所述一路光经电光调制器调制为固定频移的上下边带的脉冲光，电光调制器的固定频移微波脉冲信号由微波和脉冲模块提供，脉冲光经第2滤波器5滤出下边带，经掺饵光纤放大器1功率放大后作为泵浦脉冲光，然后依次经过环形器2的1端口和2端口，再由待测光纤4的一端输入；