[发明专利]一种测量绝对温度和绝对应变的长距离分布式光纤解调仪

说明书

本发明涉及一种测量绝对温度和绝对应变的长距离分布式光纤解调仪，属于光学领域，包括激光器，所述激光器产生的连续光通过80:20保偏光纤耦合器分成泵浦光和探测光，所述泵浦光通过温度测量机构与计算机相连，所述泵浦光和探测光通过应变测量机构与计算机相连。本发明提出的分别测量绝对温度和绝对应变的长距离分布式光纤解调仪，在一个系统中将两种技术相结合，这两种技术在系统中共用一些器件，却可以互不干扰的实现各自的功能，极大地降低成本，简化系统；采用设备内放置参考光纤的形式，为传感光缆的温度测量提供了一个基准，保证设备处在不同的温度环境下，传感光缆测温的准确性。

技术领域

本发明涉及光学领域，具体是一种测量绝对温度和绝对应变的长距离分布式光纤解调仪。

背景技术

布里渊光时域分析技术是受激布里渊散射效应，受激布里渊散射同时受应变和温度的影响，当光纤沿线的温度发生变化或者存在轴向应变时，光纤的背向布里渊散射光的频率将发生漂移，频率的漂移量与光纤应变和温度呈线性关系，因此通过测量光纤中的背向布里渊散射光的频移量就可以得到光纤沿线温度和应变整体的分布信息，但是不能将温度和应变的分布信息分离开，测量不出绝对应变和绝对温度。

单模分布式拉曼温度传感技术是用于实时测量空间温度场分布的光纤传感技术。单模光纤既是传光介质又是传感元件，基于拉曼散射中的反斯托克斯是温度的敏感函数，可以用来测量整个光纤长度上的温度分布情况。利用该项技术可以获得光纤沿线的温度场分布，而不受应变的影响。

将布里渊光时域分析技术和自发拉曼散射技术相结合，就可以分别测量出光缆沿线的绝对温度和绝对应变。在2015年8月28日申请的，申请号：CN201510542288.X的中国专利“分布式布里渊散射光谱频移的计算方法”，和在2010年3月30日申请的，申请号：CN101806735A的中国专利“一种同时检测激光在水中传输发生受激布里渊散射和拉曼散射阈值的装置和方法”。目前的专利技术，都不能在监测一根单模传感光缆的基础上，将光缆所感知的绝对应变和绝对温度进行区分。

本发明利用单模分布式拉曼散射技术，可以精准的监测单模光缆的温度分布，但不受应变的影响。布里渊光时域分析技术，可以监测光缆沿线温度和应变整体的分布信息。将单模分布式拉曼散射技术和布里渊光时域分析技术相结合，就可以分别测量光缆的绝对温度和绝对应变。这有助于将分布式光纤传感技术应用于工程中应变和应力的监测，大大降低了施工的难度，提升了分布式光缆监测应用的普及性。当需要监测光缆应变时，就不需要再布设温度补偿光缆。只需要布设一根光缆，就可以分别监测出温度和应变的分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量绝对温度和绝对应变的长距离分布式光纤解调仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测量绝对温度和绝对应变的长距离分布式光纤解调仪，包括激光器，所述激光器产生的连续光通过80:20保偏光纤耦合器分成泵浦光和探测光，所述泵浦光通过温度测量机构与计算机相连，所述泵浦光和探测光通过应变测量机构与计算机相连。

作为本发明的进一步技术方案：所述应变测量机构包括电光调制器、90:10光纤耦合器、第二掺饵光纤放大器、双极隔离器、保温盒，所述90:10光纤耦合器的输出端通过自动控制电压偏值板与电光调制器相连，所述电光调制器通过微波源与计算机相连，所述保温盒内安装有参考光纤和热敏电阻，所述双极隔离器通过传感光纤与参考光纤相连；所述应变测量机构还包括声光调制器、声光调制器驱动、第一掺饵光纤放大器、带通滤波器、偏振控制器、环形器、参考光纤、热敏电阻、传感光纤、电控光衰减器、三通道雪崩二极管光电探测器、三通道采集卡，所述声光调制器通过声光调制器驱动与三通道采集卡相连，所述声光调制器依次通过第一掺饵光纤放大器、带通滤波器和偏振控制器与环形器相连，所述环形器一端与参考光纤相连，另一端与光开关相连，所述光开关一端与电控光衰减器相连，所述电控光衰减器通过三通道雪崩二极管光电探测器与三通道采集卡相连，所述三通道采集卡与计算机相连。