[发明专利]基于暗脉冲光源的双芯弱光栅阵列的多参量分布式测量系统及测量方法

摘要

本发明涉及一种基于暗脉冲光源的双芯弱光栅阵列的多参量分布式测量系统及测量方法，系统包括宽带暗脉冲光源、弱光栅阵列、双芯光纤、光电转换单元、光纤延迟线、陷波滤光片、信息采集单元、计算机、双芯光纤耦合器。本发明利用脉宽可调谐暗脉冲光源的高功率稳定的背景光激发的高强度瑞利散射光进行分布式测量；同时，利用光源的暗脉冲和弱光栅阵列对全光纤范围内的瑞利散射进行空间分段定位，以提高传感系统的空间分辨率和测量精度，实现对温度和应变的同时精确测量和其在区间内的精确定位。本发明结构简单、响应速度快、空间分辨率高，能够同时实现温度和应变参量高精度的分布式光纤传感测量。

主权项

1.一种基于暗脉冲光源的双芯弱光栅阵列的多参量分布式测量系统，其特征在于，包括宽带暗脉冲光源、第一耦合器、第一环形器、双芯光纤耦合器、双芯光纤、第二环形器、第二耦合器、第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管、第四光电二极管、信息采集单元和计算机；所述双芯光纤包括第一芯层和第二芯层，所述第一芯层和第二芯层上分别设有全同弱光栅阵列；宽带暗脉冲光源输出的宽带光经过第一耦合器分为两束探测光及一束参考光，其中探测光分别为第一束探测光和第二束探测光；所述参考光入射到第一光电二极管被转换为参考电信号，传输到信息采集单元的第一端口；第一束探测光入射到第一环形器的第一端口，从其第二端口射出，进入双芯光纤耦合器的第一端口，并从第三端口耦合进双芯光纤的第一芯层中，通过弱光栅阵列以及瑞利散射效应所产生的第一反射光入射到双芯光纤耦合器的第三端口，并从双芯光纤耦合器的第一端口射出，入射到第一环形器的第二端口，从第一环形器的第三端口射出，紧接着入射到第二耦合器，被分为两束反射光，分别为第一光栅反射光和第一瑞利反射光；第二束探测光入射到第二环形器的第一端口，从第二环形器的第二端口射出，进入双芯光纤耦合器的第二端口，并从第四端口耦合进双芯光纤的第二芯层中，通过弱光栅阵列以及瑞利散射效应所产生的第二反射光入射到双芯光纤耦合器的第四端口，并从双芯光纤耦合器的第二端口射出，入射到第二环形器的第二端口，从第二环形器的第三端口射出，经过光纤延迟线和第二陷波滤波片入射到第四光电二极管中被转换为第二电信号，传输到信息采集单元的第四端口；第一光栅反射光入射到第二光电二极管被转化为第一光栅电信号，传输到信息采集单元的第二端口；第一瑞利反射光经过第一陷波滤波片，入射到第三光电二极管被转化为第一瑞利电信号，传输到信息采集单元的第三端口；信息采集单元采集到的四路电信号最终被传输计算机中进行信号处理以及图像显示；所述的宽带暗脉冲光源为脉宽可调谐的宽带暗脉冲光源；所述的双芯光纤以及双芯光纤耦合器中的传输两路光并不会发生耦合；所述第一芯层和第二芯层对温度的敏感系数不同；所述第一芯层和第二芯层对压力的敏感系数不同。