[发明专利]时分/波分复用的光纤光栅分布式传感系统及方法

权利要求书

1.一种时分/波分复用的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，包括光源子系统、定向耦合器、待测光栅网络、解调子系统以及中心控制子系统；

所述定向耦合器包括第一端口、第二端口和第三端口；

所述光源子系统与所述定向耦合器的第一端口连接，所述定向耦合器的第二端口与所述待测光栅网络连接，所述解调子系统与所述定向耦合器的第三端口连接；所述中心控制子系统与所述光源子系统和所述解调子系统均连接；

所述光源子系统中包括至少一个分布式反馈激光管；

所述待测光栅网络为时分/波分复用的传感网络，包括至少一条光纤，所述光纤上集成有至少两个光栅，所述光栅的反射率小于-20dB；

在工作状态下，所述中心控制子系统控制所述光源子系统输出探测信号光，所述探测信号光经所述定向耦合器进入到所述待测光栅网络中，并在所述待测光栅网络中所述光栅处反射形成反射光，所述反射光经所述定向耦合器进入到所述解调子系统，所述解调子系统对所述反射光进行采集处理形成电信号，所述中心控制子系统对所述电信号进行数据处理，形成监测结果并输出。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，所述光源子系统中包括两个或两个以上分布式反馈激光管；各所述分布式反馈激光管可输出探测信号光的中心波长不同。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，所述光纤光栅分布式传感系统的工作方式包括时分复用方式；

在所述时分复用方式下，同一所述光纤中至少两个所述光栅中心波长相同，且任意相邻两个中心波长相同的光栅之间的间隔d满足，

其中，C为光传播速度，n为光纤折射率，w为探测信号光脉冲宽度，t_r为上升时间响应，t_f为下降时间响应，t_s为采样周期。

4.根据权利要求3所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，同一所述光纤中，中心波长相同的所述光栅的数量为反射光谱畸变零界点的光栅数量N_shadow、受所述探测信号光的信噪比影响的光栅数量N_zy以及受返回功率的影响的最大光栅数量N_rp三者中的最小值。

5.根据权利要求4所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，

所述监测结果包括时刻t所述解调子系统采集到的所述反射光对应的光栅位置L，L基于得到。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，所述光纤光栅分布式传感系统的工作方式包括波分复用方式；

在所述波分复用方式下，所述光纤中至少两个所述光栅的中心波长不同。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，

所述监测结果包括所述解调子系统采集到的所述反射光对应的光栅位置L，L基于波长寻址得到。

8.根据权利要求1所述的光纤光栅分布式传感系统，其特征在于，所述光纤光栅分布式传感系统的工作方式包括时分-波分复用方式；

在所述时分-波分复用方式下，同一所述光纤中包括至少两个重复单元，各所述重复单元顺次排列；所述重复单元包括至少两个光栅，同一所述重复单元中，各所述光栅的中心波长不同；

任意相邻两个重复单元中，中心波长相同的两个所述光栅之间的间隔d₁满足，

其中，C为光传播速度，n为光纤折射率，w为探测脉冲宽度，t_r为上升时间响应，t_f为下降时间响应，t_s为采样周期。