[发明专利]一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器

说明书

本发明公开了一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，包括上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器、第一马赫增德尔调制器、第二掺铒光纤放大器、第二光环形器、光隔离器、第四偏振控制器，经第二光耦合器后一路经起偏器后进入测试光纤测量动态物理量，另一路进入接收端作为对数归一化的参考；下支路连续光依次经第一偏振控制器、第二马赫增德尔调制器、第一掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、第一光环形器后进入测试光纤；在接收端，上支路中另一路光经可调光衰减器、第一光电探测器后进入示波器；本发明对动态物理量测量的采样率不再受光纤长度的制约，对各种光纤非线性及非本地效应具有很好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术，具体涉及一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器。

背景技术

近年来，随着高铁、大型基础设施建筑等的高速发展，其安全性越来越成为各界关注的焦点，从而使得分布式动态传感器越来越受到重视。分布式光纤传感技术由于其本身独特的优点，使得其可在长距离、恶劣环境下对外界信息进行精确感知。作为众多分布式光纤动态传感器之一，基于受激布里渊散射的分布式动态光纤传感器收到了广泛的关注和深入的研究。

目前，布里渊动态光纤传感器主要在缩短布里渊增益谱获取时间、减少曲线平均时间，以最少平均次数获取最佳偏振衰落消除效果等方面取得了进展。从而提高了动态测量采样率。然而，目前对于布里渊动态传感器的研究仍然是在短距离上进行，原因是随着光纤长度的增加，脉冲重复率必须下降以避免传感信息串扰。另外，随着光纤长度的增加，泵浦损耗加剧引起的非本地效应严重影响测量准确度。虽然，降低探测光功率可缓解非本地效应，但由此引来的信噪比下降将导致平均次数的增多和动态测量采样率的进一步降低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提出一种可突破光纤长度限制且具有抗非本地效应能力的布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器。

本发明采用的技术方案是：一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，包括用于产生跳频探测光的上支路和用于产生跳频泵浦光的下支路；可调谐激光器输出的连续光经第一光耦合器后分为上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器、第一马赫增德尔调制器、第二掺铒光纤放大器、第二光环形器、光隔离器、第四偏振控制器，注入80:20的第二光耦合器后分成两路，80％路光经第二光耦合器后一路经起偏器后进入测试光纤测量动态物理量，20％路光进入接收端作为对数归一化的参考；下支路连续光依次经第一偏振控制器、第二马赫增德尔调制器、第一掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、第一光环形器后进入测试光纤。

在接收端，20％路光经可调光衰减器、第一光电探测器后进入示波器；第一光环形器的3出口连接第二光电探测器后连接到示波器；第二马赫增德尔调制器通过任意波发生器产生的电跳频脉冲信号驱动；第一马赫增德尔调制器通过任意波发生器产生的低频跳频连续电信号和微波发生器产生的高频连续电信号混频生成的连续高频连续电信号驱动。

进一步的，所述第二光环形器连接光纤布拉格光栅。

进一步的，所述任意波发生器和第二马赫增德尔调制器之间还设置有第一低噪声电放大器。

进一步的，任意波发生器产生的低频跳频连续电信号和微波发生器产生的高频连续电信号通过混频器混频；混频器和任意波发生器之间设置有第二低噪声电放大器；混频器和第一马赫增德尔调制器之间依次设置有第三低噪声电放大器和带通滤波器。

进一步的，所述第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器均工作在载波抑制双边带调制模式。

基于布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器的探测光偏置追踪的对数归一化方法，上支路的调跳频探测光经第二光耦合器分为两路；其中一路进入测试光纤采集动态温度或应变信号后进入接收端；另一路直接进入接收端作为探测光偏置参考；将两路信号作除并进行对数归一化处理。