[发明专利]一种分布式光纤温度与应变同时传感系统

说明书

本发明公开了一种分布式光纤温度与应变同时传感系统，具体属于分布式光纤传感技术领域。通过稳频激光器发出稳频光进入两路，一路进入光频域反射系统，一路进入相干光时域反射系统。两路的后向瑞利散射光通过波分复用器解复用完成温度和应变的测量；根据解调出传感光纤中的瑞利散射频移来确定双参量敏感系数，构建双参量传感矩阵，实现温度与应变的同时测量，解决了温度与应变之间的交叉敏感问题；而且对系统进行偏振分集接收处理，可以消除随机偏振态导致可能无法检测到拍频信号的影响，提高系统信噪比；对系统光源的非线性进行增加辅助干涉仪处理，可以消除系统中的相位噪声；从而在提升精度的情况下保证温度与应变的同时测量。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，更具体地说，涉及一种分布式光纤温度与应变同时传感系统。

背景技术

近年来，光纤传感器在世界范围内引起了广泛的研究兴趣，光纤传感技术由于其测量距离长、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，广泛应用于地质沉降灾害区管线、桥梁等大型结构安全监测。由于它们的分布式能力，显示出比传统传感器更高的优势，在方法上，光时域反射计（OTDR）和光频域反射计（OFDR）已经找到了满足各种实际需要的方法。但OFDR采用连续扫频光探测，具有空间分辨率高、动态范围大的特点，其相干探测方案的灵敏度高，可以获得毫米波段的空间分辨率。OFDR填补了OTDR在测量范围上的空白，在智能材料、结构健康监测等实际温度和应变监测应用中具有重要的应用价值。

但分布式光纤传感器对应变和温度都很敏感，通常使温度变化与应变变化无法区分，在监测应变或温度时会引入误差。因此在研究光频域反射仪（OFDR）的过程中，需要精确测量温度和应变这两个参数，解决交叉敏感问题，从而实现温度与应变的同时测量。

发明内容

本发明提供了一种分布式光纤温度与应变同时传感系统，采用光频域反射系统和相干光时域反射系统。由于两系统对光纤的温度和应变系数不同，这两个参数来自完全不同的系统，并且相互独立；可以通过测量待测光纤上的瑞利频移，构建双参数矩阵运算，得到在温度应变同时变化的温度和应变值，从而解决了交叉敏感问题，实现温度和应变的同时测量。本发明采用光IQ调制扫频技术，并采用双干涉系统软件相位噪声补偿方法来抑制了扫频光源的非线性，采用偏振分集接收系统消除偏振衰落的影响，从而实现高空间分辨率下温度与应变的同时测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分布式光纤温度与应变同时传感系统，包括：

稳频激光器、光IQ调制器、电桥、任意波形发生器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第一光纤环形器、波分复用器、待测光纤、第三光纤耦合器、偏振分束器、第一平衡光电探测器、第四光纤耦合器、延迟光纤、第五光纤耦合器、光电探测器、第六光纤耦合器、信号发生器、电光调制器、第二光纤环形器、第七光纤耦合器、第二平衡光电探测器、信号处理装置、第八光纤耦合器；