[发明专利]一种温度和振动同时测量的融合型分布式光纤传感系统及方法

权利要求书

1.一种实现温度和振动同时测量的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、激光经过第一耦合器分成两路：一路作为初始探测光输出至电光调制器，一路作为初始本振光输出至第二耦合器；

步骤二、通过设置外部调制信号驱动，电光调制器把激光调制后由光纤放大器实现功率放大，放大后通过环形器的第一端口进入传感光纤，并产生背向散射光返回至环形器的第二端口；

步骤三、第一耦合器输出的初始本振光经过第二耦合器分成两路：一路作为参与背向布里渊散射外差探测的本振光输出至扰偏器，一路作为参与背向瑞利散射外差探测的本振光输出至声光调制器；

步骤四、扰偏器将输入的该路本振光偏振态打乱，降低了偏振相关噪声对温度测量的影响，并输出至第四耦合器的50％一路；

步骤六、声光调制器给输入的该路本振光引入了预设的频移，并输出至第五耦合器的50％一路；

步骤七、环形器第三端口输出的背向散射光经过第三耦合器分成两路：一路与扰偏器输出的本振光在第四耦合器中发生混频，产生的相干布里渊散射光被第一探测器所接收，转换为电信号；一路与声光调制器输出的本振光在第五耦合器中发生混频，产生的相干瑞利散射光被第二探测器所接收，转换为电信号；

步骤七、调节微波源产生微波信号，与第一探测器输出的布里渊散射电信号共同进入混频器中发生混频，产生中频信号，继而由低噪放大器实现功率放大，再通过带通滤波器进行滤波后输出至数据采集卡中，得到布里渊散射信号对应的原始数据；

步骤八、第二探测器输出的相干拉曼散射信号同样送入上述数据采集卡中，得到拉曼散射信号对应的原始数据；

步骤九、对步骤七中得到的原始数据进行累加并求平均，继而使用洛伦兹拟合算法得到光纤沿线对应各个位置的布里渊频移，再根据布里渊频移的变化量计算出外界温度的变化量；

步骤十、对步骤八中得到的原始数据进行IQ解调，得到初始的相位信号，再通过相位展开算法对初始的相位信号进行相位解缠绕，得到光纤各个位置的相位展开信号；再对该相位展开信号进行傅里叶变换，得到各个位置振动的幅度和频率信息。

2.根据权利要求1所述的一种实现温度和振动同时测量的方法，其特征在于，步骤九中的外界稳定的变化量计算方法如下：

△ν_b＝ν_B-ν_B0＝C_T*△T

其中，△ν_b是布里渊频移的变化量，ν_B和ν_B0分别是光纤沿线的外部温度变化前后的布里渊频移，C_T是温度-频移系数，△T是温度的变化量。

3.根据权利要求1或2所述的一种实现温度和振动同时测量的方法，其特征在于，所述第一耦合器的耦合比为90:10，90％作为布里渊外差探测的本振光输出第三耦合器，10％作为瑞利外差探测的本振光输出至第四耦合器。

4.根据权利要求1或2所述的一种实现温度和振动同时测量的方法，其特征在于，所述第二耦合器的耦合比采用90:10，90％作为布里渊外差探测的散射光输出第三耦合器，10％作为瑞利外差探测的散射光输出至第四耦合器。

5.根据权利要求1或2所述的一种实现温度和振动同时测量的方法，其特征在于，第三耦合器和第四耦合器的耦合比均为50:50。