[发明专利]一种多路遥测的光纤传感系统及方法

说明书

本发明公开了一种多路遥测的光纤传感系统，包括为脉冲光源系统和相位解调模块，脉冲光源系统和相位解调模块通过光缆通信连接；还包括N个环形器，N为≥2的正整数；N个环形器沿光缆传输方向以并联或串联结构依次排布；对于每个环形器，环形器的1端用于输入脉冲光信号，每个环形器的2端连接至传感光纤，脉冲光信号经传感光纤传输过程中产生瑞利散射光信号，沿脉冲光信号传输方向的逆方向经环形器的2端口进入、从3端口输出，最后经探测光纤进入相位解调模块中。本发明将环形器与传感光纤组合，原有的极限光脉冲信号的重复频率可提高N倍，从而使得探测相位变换信号的上限提升N倍，能够实现在长距离探测的前提下使用高重复频率的脉冲光。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种多路遥测的光纤传感系统及方法。

背景技术

随着光纤技术的不断进步,光纤传感技术在很多的领域得到应用与发展。其中，分布式光纤传感在传感技术中独树一帜，集传输、传感一体化，可实现长达上百公里的高密度的温度、应变、振动、声波全分布式测量，具有不可替代的优势，因此得到广泛应用。传统分布式振动传感系统，当传感光纤受到一定频率的振动信号时，可通过探测振动接收到传感光纤中的背向瑞利散射光信号光的相位变化来解调信号。

在传统的分布式光纤振动传感系统中，可调脉冲光源在传感光纤中注入脉冲光，探测器通过探测背向瑞利散射光信号，根据瑞利散射光信号的相位变化来解调信号。在这种系统中，为避免注入光脉冲信号与背向瑞利散射光信号发生干涉，整段传感光纤中同一时间只允许最多一束脉冲光的存在，因此，这直接导致脉冲光的重复频率与传感光纤长度成反比，造成在长距离探测的情况下无法使用高重复频率的脉冲光。但是，脉冲光的重复频率直接决定待测信号的频率上限，因此，传统分布式振动传感系统无法做到在长距离探测的前提下使用高重复频率的脉冲光。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统分布式振动传感系统无法做到在长距离探测的前提下使用高重复频率的脉冲光，本发明提供了解决上述问题的一种多路遥测的光纤传感系统及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多路遥测的光纤传感系统，包括为脉冲光源系统和相位解调模块，所述脉冲光源系统和相位解调模块通过光缆通信连接，其特征在于，还包括N个环形器，N为≥2的正整数；N个环形器沿光缆传输方向依次排布，N个环形器排布结构包括串联或并联；

对于每个环形器，环形器的1端用于输入脉冲光信号，每个环形器的2端连接至传感光纤，脉冲光信号经传感光纤传输过程中产生瑞利散射光信号，沿脉冲光信号传输方向的逆方向经环形器的2端口进入、从3端口输出，最后经探测光纤进入相位解调模块中，且在同一段传感光纤内最多同时只存在一束脉冲光。

进一步地，在沿光缆整体传输方向上，任意前后相邻两个环形器之间的距离相等。

进一步地，在沿光缆整体传输方向上，相邻两个环形器之间的传感光纤的长度相等。

进一步地，每个环形器通过一个独立的探测光纤与相位解调模块连接；用于连接第N个环形器和相位解调模块的探测光纤长度与用于连接第N-1个环形器和相位解调模块的探测光纤的长度的差值相等。

进一步地，当N个环形器沿以串联结构排布时：还包括N个分波器、N个光隔离器和N个合波器；以1个分波器、1个环形器、1个光隔离器和1个合波器为1个结构单元，共N个结构单元；沿传输方向上，每个结构单元内，分波器位于上游端、合波器位于下游端，环形器合光隔离器在分波器和合波器之间并联；N个结构单元沿传输方向上通过传感光纤依次串联，第1个结构单元的分波器与脉冲光源系统连接，第N个结构单元的分波器通过传感光纤与第N-1个结构单元的合波器连接。