[发明专利]基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置及测量方法

说明书

本发明涉及分布式光纤传感领域，公开了基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置及测量方法。装置包括光子集成混沌激光器、窄线宽激光器、第一光开关、第一分光器、电光调制器、掺铒光纤光放大器、可编程光延迟线、隔离器、SOA脉冲调制器、脉冲光放大器、光开关、第一光环形器、带通滤波器、第一光电探测器、采集卡、计算机、拉曼探测模块、第二光电探测器、第三光电探测器。本发明可以同时实现光纤沿线温度、应变和损耗的同时实时协同测量，而且大幅度提高了系统的空间分辨率与传感距离。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感领域，具体是一种基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置及测量方法。

背景技术

分布式光纤传感技术凭借其分布式、电绝缘、耐腐蚀、抗电磁等优点，已广泛应用于城市管道、输油/气管道、桥梁、轨道交通、水库水坝等线性基础设施领域的安全监控。目前的分布式光纤传感技术存在以下限制条件：

(1)目前分布式光纤传感技术只能实现单一物理量测量。然而在实际工程应用中，异常状况的发生往往伴随多种物理参量的同时变化，因此仅监测单一物理参量无法满足现代工业领域的安全监测需求。

(2)现有基于瑞利散射和拉曼散射的分布式光纤传感技术受限于脉冲宽度，其空间分辨率难以突破1m。

(3)目前分布式光纤传感技术的探测方法存在信噪比较低的技术瓶颈，其传感距离无法超过100km。

基于此，需要对现有技术中的光纤传感技术进行改进，以解决现有分布式光纤传感技术无法实现多参量协同检测的技术瓶颈，同时对系统的空间分辨率与传感距离进行优化提升。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，为了解决现有分布式光纤传感装置无法实现多参量协同检测的技术瓶颈，以及同时系统的空间分辨率与传感距离受限的问题，提供了一种基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置及测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置，包括：光子集成混沌激光器、窄线宽激光器、第一光开关、第一分光器、电光调制器、掺铒光纤光放大器、可编程光延迟线、隔离器、SOA脉冲调制器、脉冲光放大器、光开关、第一光环形器、带通滤波器、第一光电探测器、采集卡、计算机、拉曼探测模块、第二光电探测器、第三光电探测器；

所述光子集成混沌激光器、窄线宽激光器的激光输出端经光开关与第一分光器的输入端连接，第一分光器的第一输出端经电光调制器与掺铒光纤光放大器的输入端连接，掺铒光纤光放大器的输出端经可编程光延迟线、隔离器连接接口a；第一分光器的第二输出端经SOA脉冲调制器与脉冲光放大器的输入端连接，脉冲光放大器的输出端经第二光开关的第一输出端与第一光环形器的第一端口连接，第一光环形器的第二端口连接接口b，第三端口经带通滤波器与第一光电探测器连接；

第二光开关的第二输出端与波分复用器的第一端口连接，波分复用器的第二端口与接口c连接，第三端口与拉曼探测模块连接；

第二光开关的第三输出端与耦合器输入端连接，耦合器的第一输出端与第二光环形器的第一端口连接，第二光环形器的第一端口与接口d连接，第三端口与第三光电探测器连接；耦合器的第二输出端与第二光电探测器连接；

所述接口a、接口b分别连接应变传感光纤的两端，接口c连接温度传感光纤的一端，接口d连接损耗传感光纤的一端，所述第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和拉曼探测模块的输出信号经采集卡与计算机连接。

所述的一种基于混沌激光的多参量分布式光纤传感装置，还包括偏压控制板和第二分光器，所述第二分光器设置在电光调制器、掺铒光纤光放大器之间，用于将电光调制器输出的光信号分为两部分，一部分发送至偏压控制板，另一部分发送至掺铒光纤光放大器。

所述第一分光器为1×2保偏耦合器。