[发明专利]一种提升相位敏感光时域反射计传感距离的系统

说明书

本发明公开了一种提升相位敏感光时域反射计传感距离的系统，包括光源模块、传感光路模块以及自适应信号处理模块；所述光源模块产生探测光与本征光并传入传感光路模块，探测光传入到传感光纤的后向散射光与本征光在所述传感光路模块相干后传入自适应信号处理模块；所述自适应信号处理模块对传入的相干光依次进行光电转换、预处理以及采样后送入计算机得到检测结果，所述预处理包括分段式放大、幅度解调以及自适应滤波。该系统能够有效克服传感距离加长、信号衰弱带来的传感信号被淹没而难于测量的问题，同时具有结构简单，单端传感距离长的特点。

技术领域

本发明属于分布式光纤传感领域，具体涉及一种提升相位敏感光时域反射计传感距离的系统。

背景技术

分布式光纤传感技术具有分布式测量的能力，能够检测被测量在时间和空间上的连续分布。相位敏感光时域反射计通过检测光的相位变化检测待测量，具有分辨率高、抗电磁干扰的优点，有良好的应用前景，适合长距离的分布式测量。

实现长距离相位敏感光时域反射计需要解决由于光纤距离加长，信号衰弱，导致传感信号淹没在噪声中的问题，保证光信号在长距离下仍具有较高功率和信噪比。(见SongM P,Zhu W J,Xia Q L,et al.151-km single end phase sensitive optical timedomain reflectometer assisted by optical repeater[J].optical engineering,2018,57(2):027104)通过在待测光纤中段添加光放大结构的办法已被证明有效，但这样的方法需要添加额外器件，增加了系统成本与复杂度。(见Tian X Z,Dang R,Tan D J,etal.123-km system based on bidirectional erbium doped fiber amplifier[J].Procof SPIE,2016,Vol.10158:101580P)。另一方面，在待测光纤中段添加器件的方式在实际测量环境下通常不可行。因此需要寻找合适的单端相位敏感光时域反射计系统结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升相位敏感光时域反射计传感距离的系统，采用光与电信号结合处理，能够对传感信号进行分段式放大、幅度解调与自适应滤波等信号处理方式，来有效克服传感距离加长、信号衰弱带来的传感信号被淹没而难于测量的问题，该系统同时具有结构简单，单端传感距离长的特点。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种提升相位敏感光时域反射计传感距离的系统，包括光源模块、传感光路模块以及自适应信号处理模块；

所述光源模块产生探测光与本征光并传入传感光路模块，探测光传入到传感光纤的后向散射光与本征光在所述传感光路模块相干后传入自适应信号处理模块；

所述自适应信号处理模块对传入的相干光依次进行光电转换、预处理以及采样后送入计算机得到检测结果，所述预处理包括分段式放大、幅度解调以及自适应滤波。

优选地，所述光源模块包括激光器、第一耦合器、光脉冲调制器和光纤放大器；

所述激光器产生的光信号由第一耦合器分束成探测光与本征光两束，所述探测光依次经光脉冲调制器调制和光纤放大器功率放大后注入传感光路模块，本征光直接注入传感光路模块。

优选地，所述传感光路模块包括光分路器、传感光纤、第二耦合器；

所述光分路器将输入的探测光路由到待测传感光纤，并将产生的后向散射光路由到第二耦合器，所述第二耦合器将输入的本征光和后向散射光进行干涉后输出相干光至自适应信号处理模块。

优选地，所述自适应信号处理模块包括平衡光电探测器、自适应信号处理单元、传感信号处理单元；