[发明专利]一种异频双脉冲COTDR传感装置和方法

摘要

本发明公开了一种异频双脉冲COTDR传感装置，其特征在于，该装置包括光源(1)、1×2耦合器(2)、调制信号产生装置(3)、移频脉冲调制器(4)、掺铒光纤放大器(5)、光纤环行器(6)、传感光纤(7)、光混合器(8)、第一、第二光电探测器(9)、(10)以及信号采集和解调装置(11)，将异频双脉冲注入传感光纤中，将返回的携带各探测点相位信息的信号光与本地参考光混合，解调得到相位信息，得到传感光纤中各处振动信息。与现有技术相比，本发明通过两个脉冲的相位差，消除光源相位噪声引起的无振动处相位变化，提高了COTDR振动传感的信噪比，消除参考光路受到外界振动导致的传感噪声，提高了COTDR装置的鲁棒性及实际工程应用中的稳定性。

主权项

1.一种异频双脉冲COTDR传感装置，其特征在于，该装置包括光源(1)、1×2耦合器(2)、调制信号产生装置(3)、移频脉冲调制器(4)、掺铒光纤放大器(5)、光纤环行器(6)、传感光纤(7)、光混合器(8)、第一、第二光电探测器(9)、(10)以及信号采集和解调装置(11)；其中：所述光源(1)输出端与所述1×2耦合器(2)的输入端连接；所述光源1×2耦合器(2)包括两路输出：一路连接至所述移频脉冲调制器(4)的输入端；所述移频脉冲调制器(4)的输出端连接至掺铒光纤放大器(5)的输入端；所述掺铒光纤放大器(5)的输出端连接至光纤环行器(6)的输入端；所述1×2耦合器(2)的另一路输出端连接至所述光混合器(8)的一路输入端，所述光混合器(8)的该路输出端连接至所述第二光电探测器(10)的输入端；再经所述第二光电探测器(10)的该路输出端连接至信号采集和解调装置(11)；所述光纤环行器(6)的一路输出端连接至所述光混合器(8)的另一路输入端，所述光混合器(8)的另一路输出端连接至所述第二光电探测器(10)；再经所述第二光电探测器(10)的另一路输出端连接至信号采集和解调装置(11)；所述调制信号产生装置(3)与所述移频脉冲调制器(4)连接；所述光纤环行器(6)的另一路输出端与传感光纤(7)连接；其中：所述光源(1)，用于提供系统所需长相干长度的激光输出；所述1×2耦合器(2)，用于将连续激光器发出的激光分成两路，一路经过移频脉冲调制器产生信号光，一路作为本地参考光；所述调制信号产生装置(3)，产生异频双脉冲调制信号；所述移频脉冲调制器(4)，用于调制产生异频双脉冲光信号；所述掺铒光纤放大器(5)，用于放大经过调制产生的信号光，增益10～30dB，满足长距离探测的要求；所述光纤环行器(6)，用于将信号光输入传感光纤并将反射回的信号光输入到解调光路中；所述传感光纤(7)，用于感受声波振动信号和传输光信号；所述光混合器(8)，用于实现相干探测，输入为反射的瑞利散射信号光和本地参考光；所述第一、第二光电探测器(9)(10)，用于接收光混合器输出的信号，输出相应数字电压信号；信号采集和解调装置(11)，用于采集光电探测器输出数字电压信号，并处理数据。