[发明专利]温度与应变同时测量的OFDR装置及其测量方法

权利要求书

1.一种温度与应变同时测量的OFDR装置，其特征在于，包括线性扫频激光器、光纤分束器、双参量测量光路、温度测量光路、辅助干涉仪、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集卡和计算机，其中：

所述线性扫频激光器，用于提供线性扫频光；

所述光纤分束器，将激光器输出的扫频光分为五束，分别进入双参量测量光路、温度测量光路及辅助干涉仪；

所述双参量测量光路，用于将双参量传感光纤中反射回来的测量光与参考光发生拍频干涉，产生第一拍频信号；

所述温度测量光路，用于将温度传感光纤中反射回来的测量光与参考光发生拍频干涉，产生第二拍频信号；

所述辅助干涉仪用于产生第三拍频信号，作为外部时钟触发所述数据采集卡；

所述数据采集卡，分别对第一拍频信号、第二拍频信号进行等频率间隔采样；

所述第一光电探测器，将所述双参量测量光路产生的第一拍频信号转化为电信号；

所述第二光电探测器，将所述温度测量光路产生的第二拍频信号转化为电信号；

所述第三光电探测器，将所述辅助干涉仪产生的第三拍频信号转化为电信号；

所述计算机，与所述数据采集卡进行数据通信，对采集到的信号进行运算处理，分别解调出温度变化及应变，该计算机还控制所述扫频激光器的工作；

解调过程具体为：

对于第一拍频信号，将两次采集信号进行非均匀快速傅里叶变换及非均匀快速反傅里叶变换，得到双参量传感光纤每一位置参考信号和测量信号的瑞利散射光谱，将两者进行互相关运算，得到各个位置的互相关峰偏离值，即双参量频移量v₁；

对于第二拍频信号，同理得到温度传感光纤每一位置的温度频移量v₂；

重复上述步骤，对双参量传感光纤及温度传感光纤上的传感点进行定位以确定两种光纤上传感点之间的对应关系，定位时，使待测起始位置的温度急剧变化，采集双参量传感光纤及温度传感光纤中的测量信号，解调得到该位置对应的两种光纤上的传感点；

根据得到的传感点，将双参量传感光纤及温度传感光纤上的传感点逐个对应，以温度频移量对双参量频移量进行补偿，得到每个传感点的应变频移量为v₁-v₂；结合频移系数，得到精准的温度变化及应变。

2.如权利要求1所述的温度与应变同时测量的OFDR装置，其特征在于，所述双参量测量光路包括第一光纤环形器、双参量传感光纤、第一光纤耦合器，所述第一光纤环形器的第一端口连接所述光纤分束器的一个输出端，该第一光纤环形器的第二端口与所述双参量传感光纤连接，该第一光纤环形器的第三端口与所述第一光纤耦合器的其中一个输入端连接，以上连接作为信号臂；所述双参量传感光纤中反射回来的测量光在该信号臂中产生并传输；所述第一光纤耦合器的另一个输入端与所述光纤分束器的一个输出端连接作为参考臂，参考光在该参考臂中传输并与测量光在第一光纤耦合器处发生拍频干涉，产生第一拍频信号。

3.如权利要求1所述的温度与应变同时测量的OFDR装置，其特征在于，所述温度测量光路包括第二光纤环形器、温度传感光纤、第二光纤耦合器；所述第二光纤环形器的第一端口连接所述光纤分束器的一个输出端，该第二光纤环形器的第二端口与所述温度传感光纤连接，第二光纤环形器的第三端口与所述第二光纤耦合器其中一个输入端连接，以上连接作为信号臂；所述温度传感光纤中反射回来的测量光在该信号臂中产生并传输；所述第二光纤耦合器的另一个输入端与所述光纤分束器的一个输出端连接作为参考臂，参考光在该参考臂中传输并与测量光在第二光纤耦合器处发生拍频干涉，产生第二拍频信号。