[发明专利]基于移频环路的分布式光纤振动传感方法及系统

说明书

本发明公开基于移频环路的分布式光纤振动传感方法及系统，涉及光纤传感技术领域，使光脉冲分别进入两路移频环路进行n次移频，并使两路移频后的光脉冲产生时间间隔t，通过移频环路灵活控制光脉冲的光波频率与光频差，同时提升探测脉冲频率的多样性，降低非线性效应的影响；基于移频环路的分布式光纤振动传感系统中，利用两路移频环路形成多对移频次数不同的探测脉冲，即光脉冲频率不同的探测脉冲，注入传感光纤可抑制干涉衰落，同时提高系统采样率，提升系统性能，降低系统噪声。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及基于移频环路的分布式光纤振动传感方法及系统。

背景技术

分布式光纤传感技术在多个领域有着巨大的应用潜力，如结构健康监测、温度监测、油气勘探等，分布式光纤传感技术具有连续分布式检测、检测距离长、定位精确、测量信息丰富、本质安全、低成本等优势，在电力、石油、桥梁、隧道、边坡等领域得到了广泛应用。

现有基于双脉冲探测的分布式光纤振动传感系统主要为两路直接调制的方式产生不同频率的双脉冲，当分布式光纤振动传感系统的两路脉冲直接调制后，两路探测脉冲的光波频率与光频差也就确定，传感信号产生过程中无法及时调整光波频率与光频差，使得分布式光纤振动传感系统的灵活性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的基于双脉冲探测的分布式光纤振动传感系统中，由于探测脉冲的光波频率与光频差确定，传感信号产生过程中无法及时调整光波频率与光频差，使得分布式光纤振动传感系统的灵活性较差；本发明目的在于提供基于移频环路的分布式光纤振动传感方法及系统，使光脉冲分别进入两路移频环路进行n次移频，并使两路移频后的光脉冲产生时间间隔t，通过移频环路灵活控制光脉冲的光波频率与光频差，同时提升探测脉冲频率的多样性，降低非线性效应的影响；解决了上述技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供基于移频环路的分布式光纤振动传感方法，其特征在于，包括步骤：

将激光器发出的连续光调制为光脉冲；

使光脉冲分别进入两路移频环路进行n次移频，并使两路移频后的光脉冲产生时间间隔 t；

以两路时间间隔为t的光脉冲形成一个光脉冲对；

将光脉冲对注入传感光纤并在传感光纤内产生传感信号。

本方案工作原理：传统的基于双脉冲探测的分布式光纤振动传感系统中，由于探测脉冲的光波频率与光频差确定，传感信号产生过程中无法及时调整光波频率与光频差，使得分布式光纤振动传感系统的灵活性较差；本发明目的在于提供基于移频环路的分布式光纤振动传感方法及系统，使光脉冲分别进入两路移频环路进行n次移频，并使两路移频后的光脉冲产生时间间隔t，通过移频环路灵活控制光脉冲的光波频率与光频差，同时提升探测脉冲频率的多样性，降低非线性效应的影响；解决了两路探测脉冲的光波频率与光频差不可调控的技术问题。

进一步优化方案为，光脉冲在两路移频环路中具有不同的单次移频频率。

本方案还提供基于移频环路的分布式光纤振动传感系统，用于实现上述方案所述的方法，包括：激光器、脉冲调制器、分路器、移频环路、第一耦合器和传感光纤；

所述激光器用于发出的连续光；

所述脉冲调制器用于将连续光调制为脉宽为τ₁，频率为f₀的光脉冲；

所述分路器用于将光脉冲分成两路分别输入两路移频环路；

所述移频环路用于对光脉冲进行n次移频得到两路时间间隔为t的光脉冲；

所述第一耦合器用于将两路时间间隔为t的光脉冲形成一个光脉冲对；