[实用新型]一种基于扫频技术的分布式光纤气体检测装置

权利要求书

1.一种基于扫频技术的分布式光纤气体检测装置，其特征在于：包括第一激光器(100)、第一隔离器(101)、第一耦合器(102)、声光调制器(103)、第一掺铒光纤放大器(104)、环形器(105)、传感光纤(106)、第二掺铒光纤放大器(107)、第二隔离器(108)、第二激光器(109)、激光控制器(110)、锁相放大器(111)、第二耦合器(112)、扰偏器(113)、第三耦合器(114)、第四耦合器(115)、第五耦合器(116)、第一光电探测器(117)、第二光电探测器(118)、信号采集卡(119)、第一信号处理及显示单元(120)、脉冲发生器(121)、第二信号处理及显示单元(122)，其中，所述第一激光器(100)、第一隔离器(101)、第一耦合器(102)、声光调制器(103)、第一掺铒光纤放大器(104)、环形器(105)、传感光纤(106)、第二掺铒光纤放大器(107)、第二隔离器(108)、第二激光器(109)、激光控制器(110)、锁相放大器(111)依次连接，所述第二耦合器(112)分别与第一耦合器(102)、扰偏器(113)、第三耦合器(114)连接，所述第四耦合器(115)分别与环形器(105)、第三耦合器(114)、第五耦合器(116)连接，所述第五耦合器(116)分别与扰偏器(113)、第一光电探测器(117)连接，所述第二光电探测器(118)分别与第三耦合器(114)、信号采集卡(119)连接，所述第一信号处理及显示单元(120)分别与第一激光器(100)、信号采集卡(119)连接，所述脉冲发生器(121)分别与声光调制器(103)、信号采集卡(119)连接，所述信号采集卡(119)分别与第一光电探测器(117)、锁相放大器(111)、第二信号处理及显示单元(122)连接；第一激光器(100)发出的激光信号经第一隔离器(101)进入第一耦合器(102)，第一耦合器(102)将激光信号分成两束信号，分别为第一束激光信号和第二束激光信号，第一束激光信号作为本振信号进入第二耦合器(112)，第二束激光信号进入声光调制器(103)，声光调制器(103)将第二束激光信号调制成脉冲信号，且信号的频率产生频移，进入第一掺铒光纤放大器(104)中，经第一掺铒光纤放大器(104)放大后的脉冲信号进入环形器(105)的1#端口，从环形器(105)的2#端口输出进入传感光纤(106)，在传感光纤(106)中，脉冲信号产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过环形器(105)的2#端口进入环形器(105)，从环形器(105)的3#端口输出的背向瑞利散射信号进入第四耦合器(115)，第四耦合器将背向瑞利散射信号分成两束信号，分别为第一束背向瑞利散射信号和第二束背向瑞利散射信号，第一束背向瑞利散射信号进入第三耦合器，第二束背向瑞利散射信号进入第五耦合器，第二耦合器将本振信号分成两束信号，分别为第一束本振信号和第二束本振信号，第一束本振信号进入第三耦合器(114)，第三耦合器(114)输出的信号进入第一光电探测器(117)后转换成电信号，电信号输入到信号采集卡(119)中，从第二耦合器(112)输出的第二束本振信号进入扰偏器(113)中，经过扰偏的本振信号进入第五耦合器(116)，从第五耦合器(116)输出的信号进入第二光电探测器(118)后转换成电信号，电信号输入到信号采集卡(119)中，信号采集卡(119)输出的一路信号进入到锁相放大器(111)，锁相放大器(111)输出的信号连接到激光控制器(110)，激光控制器(110)的输出信号驱动第二激光器(109)，从第二激光器(109)输出的激光信号通过第二隔离器(108)进入第二掺铒光纤放大器(107)，经第二掺铒光纤放大器(107)放大的信号进入传感光纤(106)，在传感光纤(106)中，待测气体吸收从第二掺铒光纤放大器(107)输出的信号，产生相位调制现象，从环形器(105)的2#端口输入到传感光纤(106)中的脉冲信号检测相位调制现象的相位信息产生的脉冲电信号，连接到声光调制器(103)的电信号输入端驱动声光调制器(103)工作，脉冲发生器(121)和第一信号处理及显示单元(120)输出的同步信号连接到信号采集卡(119)的同步信号输入端以保持信号采集卡(119)、声光调制器(103)和第一激光器(100)处在同步状态，第一信号处理及显示单元(120)连接第一激光器(100)，驱动第一激光器(100)进行扫频控制，信号采集卡输出的另一路信号连接到第一信号处理及显示单元(120)，获得传感光纤沿线上的气体浓度信息。