[实用新型]相位敏感光时域反射计相位模拟相干解调系统

说明书

本实用新型公开了一种相位敏感光时域反射计相位模拟相干解调系统，其包括：差频和脉冲产生模块、控制模块、以及I/Q解调模块。差频和脉冲产生模块用于产生两路不同频率的脉冲光和连续光。控制模块控制锁定脉冲光和连续光的频差信号大小在10KHz～100MHz的范围内，脉冲光在被测介质中产生频率不变的后向散射光，后向散射光沿原路返回与连续光在I/Q解调模块中混频差拍后得到两路光信号的差频电信号，I/Q解调模块以脉冲光和连续光的频差信号作为正交解调的基频信号对差频电信号进行正交解调，从而探测到振动信号的相位信息。本实用新型降低了系统相位检测中正交解调所需要的工作频率，降低了成本和软硬件的设计难度，使得正交解调易于实现。

技术领域

本实用新型涉及分布式光纤振动传感器技术领域，更详而言之涉及一种相位敏感光时域反射计相位模拟相干解调系统。

背景技术

相位敏感光时域反射(φ-OTDR)技术通过向传感光纤中注入高相干的窄线宽脉冲光并接收和分析后向瑞利散射信号，实现对传感光纤沿线的振动监测，具有监测距离远、灵敏度高、占用资源少、抗电磁干扰等优势，在军事基地、石化工厂、核电站、机场、地铁、监狱等重要安防场所的入侵监测检测方面发挥着重要作用。

振动信号解调是φ-OTDR中的关键技术。目前，φ-OTDR系统的振动信号解调方法主要有后向散射光强度检测技术和后向散射光相位检测技术两种，其中后向散射光强度检测技术简单易实现，但是受散射光的偏振态、系统噪声等因素影响严重，只能实现对振动信号进行定性检测，高精度检测必须通过相位检测技术实现。而且根据φ-OTDR的理论，后向散射光的相位变化与外界振动信号存在线性关系，因此可以通过检测后向散射光的相位信息来实现振动信号的精确测量。

相干法解调法是φ-OTDR系统后向散射光相位检测的常用方法，专利《分布式光纤传感器及信息解调方法》(申请号201210099835.8)、专利《相位敏感光时域反射光纤分布式传感系统相位计算方法》(CN201510941643)、以及专利《-基于外差检测和相位解调的相位光时域反射装置及方法》(CN201510245870)都提出采用数字相干检测技术来接收相位敏感光时域反射计的瑞利信号，从而解调出瑞利信号的相位和幅度，实现了对扰动信息的位置，频率，强度的同时探测。但是数字相干检测技术为保证信号完整性需要高速数据采集和处理，价格昂贵，对软硬件都提出了很高的要求，实现较困难。

专利《一种相位敏感光时域反射计相位解调系统和相位解调方法》(201611253531.7)提出了一种相位解调系统和相位解调方法，采用了正交相干光信号的混频技术来实现硬件相干检测，使系统具有更好的信噪比和稳定性。但是此系统混频的频率由单个声光调制器(AOM)决定，AOM的频率通常高达百兆赫兹，因此需要使用带宽高达百兆赫兹的微波混频器来实现，这种微波混频器的方法实际并没有降低系统所需要的软硬件处理速度，实现还是较为困难。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种相位敏感光时域反射计相位模拟相干解调系统，降低了系统相位检测中正交解调所需要的工作频率，降低了成本和软硬件的设计难度，使得正交解调易于实现。

本实用新型的另一个目的在于提供一种相位敏感光时域反射计相位模拟相干解调系统，提高了正交解调过程中的稳定性，增加了系统的测量距离。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种相位敏感光时域反射计相位模拟相干解调系统，用于测量被测介质的振动信号，其包括：

差频和脉冲产生模块，用于产生两路不同频率的脉冲光和连续光；

控制模块，所述控制模块与所述差频和脉冲产生模块通信连接，所述控制模块输出所述脉冲光和所述连续光的频差信号；