[发明专利]一种融合相位敏感光时域反射计与布里渊光时域反射计的系统和方法

说明书

本发明公开了一种融合相位敏感光时域反射计与布里渊光时域反射计的系统和方法，包括：光源模块产生光信号经信号预处理模块预处理后产生激励光和本振光，并将激励光输入至光分路模块，将本振光输入至频谱分离模块，光分路模块输出的激励光传入传感光纤返回的检测光路由注入频谱分离模块；频谱分离模块对输检测光和本振光进行相干，经光电检测和频谱分离，得到相位敏感光时域反射计检测信号和布里渊光时域反射计检测信号并输入至传感检测信号处理模块；传感检测信号处理模块分别对相位敏感光时域反射计检测信号和布里渊光时域反射计检测信号进行数据分析得到传感检测结果。采用同一激励光和同一传感光纤，实现双机理的同时分布式传感。

技术领域

本发明属于分布式光纤传感领域，尤其涉及一种融合相位敏感光时域反射计与布里渊光时域反射计的系统和方法。

背景技术

分布式光纤传感器DOFS[Rogers A.J.,“Distributed Optical-fibre Sensing:AReview”,Journal Of Measurement Science and Technology,1999,10(8),pp.75-99.]不仅具有一般光传感器的优点：无辐射干扰、抗电磁干扰、化学稳定性好等，而且充分利用了光纤的传和感能力，沿光纤可同时得到被测量场在时间和一维空间上的分布信息，具有普通传感器所无法替代的应用特性。

分布式光纤传感的一般机理是基于光波在光纤中的线性/非线性散射或相互作用，主要有：瑞利(Rayleigh)散射DOFS[Haijun He,Lianshan Yan,Heng Qian,XinpuZhang,Bin Luo,and Wei Pan,Enhanced range of the dynamic strain measurementin phase-sensitive OTDR with tunable sensitivity,Optics Express,Vol.28,No.1,6January 2020,pp.226-237.]、布里渊(Brillouin)散射DOFS[Dewei Meng and FarhadAnsari,Interference and differentiation of the neighboring surfacemicrocracks in distributed sensing with PPP-BOTDA,Applied Optics,Vol.55,No.34,p.9782,December 1 2016.]、光纤的偏振相关DOFS、拉曼(Raman)散射DOFS等。不同机理的全分布式光纤传感器都有各自的技术特点和合适传感参量(温度、应变、振动等)，单一固定机理的全分布式光纤传感器难以实现对大型系统进行全面有效检测，因此需要实现多机理融合的分布式光纤传感结构。

可以针对不同机理分布式光纤传感器的激励光和检测光的相同和不同之处进行系统的融合，如相位敏感光时域反射计和布里渊光时域反射计都是采用脉冲光在传感光纤的散射进行，但相位敏感光时域反射计检测的是瑞利散射光，布里渊光时域反射计检测的是布里渊散射光，对于普通单模光纤，两散射光之间有约11GHz的布里渊频移差。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供一种融合相位敏感光时域反射计与布里渊光时域反射计的系统和方法，采用同一路传感激励光和同一条传感光纤，并基于相位敏感光时域反射计与布里渊光时域反射计的双机理分离瑞利散射光和布里渊散射光，实现双机理的同时分布式传感。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种融合相位敏感光时域反射计与布里渊光时域反射计的系统，包括光源模块、信号预处理模块、光分路模块、频谱分离模块以及传感检测信号处理模块；

所述光源模块产生光信号经信号预处理模块预处理后产生激励光和本振光，并将激励光输入至光分路模块，将本振光输入至频谱分离模块，光分路模块输出的激励光传入传感光纤，返回的检测光注入频谱分离模块；