[发明专利]一种基于环形光路的分布式光纤温度传感系统

权利要求书

1.一种基于环形光路的分布式光纤温度传感系统，其特征在于包括：脉冲激光器(1)、波分复用器(2)、光开关(3)、第一光纤环(5)、第二光纤环(6)、温度测量光纤(7)、光电探测器(8)、数据采集卡(9)和上位机(10)；其中，

脉冲激光器(1)、脉冲激光器(1)的输出端与波分复用器(2)的输入端连接；波分复用器(2)的公共端与光开关(3)的输入端连接；光开关(3)的两个输出端分别与第一光纤环(5)和第二光纤环(6)连接；第一光纤环(5)和第二光纤环(6)的输出端分别与温度测量光纤(7)的两端连接；波分复用器(2)两个输出端分别与光电探测器(8)的两个输入端连接；光电探测器(8)的两个输出端分别与数据采集卡(9)的两个输入端连接，数据采集卡的输出端与上位机(10)的输入端连接；第一光纤环(5)与第二光纤环(6)均放置于温度测量装置4中，温度测量装置4的输出端与上位机(10)的输入端连接；

所述环形光路的分布式光纤温度传感系统能够进行抑制非线性效应发生的激光器功率反馈调节和瑞利散射噪声补偿；

所述抑制非线性效应发生的激光器功率反馈调节包括如下步骤：

步骤一：将数据采集卡(9)采集得到两组反斯托克斯散射光V_as1与V_as2和斯托克斯散射光V_s1与V_s2分别进行几何平均计算，得到V_asm与V_sm；

步骤二：计算几何平均后的反斯托克斯散射光与斯托克斯散射光的比值，V_R＝V_asm/V_sm，并计算第一光纤环(5)与第二光纤环(6)所处位置上的比值差ΔV_R＝V_R(L₀)-V_R(L₁)，其中L₀与L₁分别为第一光纤环(5)与第二光纤环(6)所处的位置距离；

步骤三：从0mA开始，逐步增大脉冲激光器(1)的泵浦电流，并实时观察ΔV_R，当ΔV_R10％×MIN[V_R(L₀),V_R(L₁)]时，减少脉冲激光器(1)的泵浦电流，直至ΔV1％×MIN[V_R(L₀),V_R(L₁)]。

2.根据权利要求1所述的基于环形光路的分布式光纤温度传感系统，其特征在于：所述瑞利散射噪声补偿包括如下步骤：

(1)将温度测量光纤(7)、第一光纤环(5)和第二光纤环(6)放置于同一温度环境下，并保持环境温度稳定；分别从正、反两个方向上采集反斯托克斯散射信号与斯托克斯散射信号得到正向采集的反斯托克斯信号V_{as_for}与斯托克斯散射信号V_{s_for}、反向采集的反斯托克斯信号V_{as_back}与斯托克斯散射信号V_{s_back}；

(2)根据正向采集的反斯托克斯与斯托克斯散射信号得到光纤L_n处的正向反斯托克斯散射信号损耗与正向斯托克斯散射信号损耗并得到补偿后的正向反斯托克斯散射信号损耗与补偿后的正向斯托克斯散射信号损耗

(3)根据反向采集的反斯托克斯与斯托克斯散射信号，得到光纤L_n处的反向反斯托克斯散射信号损耗与反向斯托克斯散射信号损耗并得到补偿后的反向反斯托克斯散射信号损耗与补偿后的反向斯托克斯散射信号损耗

(4)根据补偿后的正向反斯托克斯散射信号损耗与补偿后的正向斯托克斯散射信号损耗得到包含有瑞利散射噪声的补偿后的正向反斯托克斯散射信号损耗与补偿后的正向斯托克斯散射信号损耗

根据补偿后的反向反斯托克斯散射信号损耗与补偿后的反向斯托克斯散射信号损耗得到包含有瑞利散射噪声的补偿后的反向反斯托克斯散射信号损耗与补偿后的反向斯托克斯散射信号损耗