The invention discloses a distributed optical fiber sensing device and method with multi-spatial resolution performance. The device comprises a laser, a first coupler, a first acoustooptic modulator, a second acoustooptic modulator, a third acoustooptic modulator, a second coupler, an erbium-doped fiber amplifier, an optical filter, an optical fiber loop, an avalanche photodiode, a signal acquisition card, a pulse generator, and a laser. Sensing optical fibers are also disclosed, and a method of distributed optical fiber sensing device based on multi-spatial resolution performance is also disclosed. The invention can realize the matching of spatial resolution and vibration action range without reducing the frequency response range of the system, and achieve the optimization of system performance.
【技术实现步骤摘要】
一种具有多空间分辨率性能的分布式光纤传感装置及方法
本专利技术涉及光纤传感
,尤其是一种具有多空间分辨率性能的分布式光纤传感装置及方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展,许多大型基础设施已经入大规模建设阶段。加上已经建成的基础设施,对这些长距离、大规模的基础设施的结构健康状态的可靠监测有迫切的需求。寻找有效的监测系统已成为研究的热点。分布式光纤传感系统由于具有测量准确度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可实现远距离分布式传感、体积小、易于安装埋设等优点,已经应用到很多结构健康检测领域。对于需要检测振动的应用,例如结构健康监测和入侵检测,由于具有高灵敏度、快速响应和高灵敏度的特性,对于这些应用敏感的相位敏感型光时域反射计(phase-sensitiveopticaltimedomainreflectometer,Φ-OTDR)越来越受到人们的关注。在Φ-OTDR传感系统中,空间分辨率(spatialresolution,SR)被定义为可以区分的两个相邻振动事件之间的最短距离。在幅度检测型Φ-OTDR感测系统中,由于背向瑞利散射光的随机性质,Φ-OTDR信号容易衰落,并且其信噪比(signaltonoiseratio,SNR)也容易受空间与时间影响。与幅度检测型Φ-OTDR相比,相位检测型Φ-OTDR显著提高了对弱振动事件的敏感性,并具有重建振动事件波形的能力。因此,相位检测型Φ-OTDR近年来一直是研究的热点。较高的信噪比意味着更可靠的信号,而信噪比实际上与空间分辨率和振动区域的长度有关。由于无法预知振动区域长度,不可能匹配合适的空间分辨率来实现最佳测量。专利 ...
【技术保护点】
1.一种具有多空间分辨率性能的分布式光纤传感装置,其特征在于:包括激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器、第二耦合器、掺铒光纤放大器、光学滤波器、光纤环形器、雪崩光电二极管、信号采集卡、脉冲发生器、传感光纤;其中,激光器和第一耦合器相连,将连续的窄线宽激光输出至第一耦合器;第一耦合器分别和第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器相连,将窄线宽激光分成三路分别输入第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器,脉冲发生器分别和第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器相连,给后三者提供调制脉冲,第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器对窄线宽激光进行调制产生脉冲光,并将脉冲光分别输入至分别与三个声光调制器相连的第二耦合器;第二耦合器、掺铒光纤放大器、光学滤波器、光纤环形器、传感光纤依次顺序相连,第二耦合器将探测脉冲光传递给掺铒光纤放大器,掺铒光纤放大器对输入的脉冲光进行放大然后输出至光学滤波器,光学滤波器对输入的脉冲光进行滤波并传递给光纤环形器,光纤环形器将输入的脉冲光传递给传感光纤,传感光纤产生背向散射光,并将背向散射光回传给光纤环形器;光纤 ...
【技术特征摘要】
1.一种具有多空间分辨率性能的分布式光纤传感装置,其特征在于:包括激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器、第二耦合器、掺铒光纤放大器、光学滤波器、光纤环形器、雪崩光电二极管、信号采集卡、脉冲发生器、传感光纤;其中,激光器和第一耦合器相连,将连续的窄线宽激光输出至第一耦合器;第一耦合器分别和第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器相连,将窄线宽激光分成三路分别输入第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器,脉冲发生器分别和第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器相连,给后三者提供调制脉冲,第一声光调制器、第二声光调制器、第三声光调制器对窄线宽激光进行调制产生脉冲光,并将脉冲光分别输入至分别与三个声光调制器相连的第二耦合器;第二耦合器、掺铒光纤放大器、光学滤波器、光纤环形器、传感光纤依次顺序相连,第二耦合器将探测脉冲光传递给掺铒光纤放大器,掺铒光纤放大器对输入的脉冲光进行放大然后输出至光学滤波器,光学滤波器对输入的脉冲光进行滤波并传递给光纤环形器,光纤环形器将输入的脉冲光传递给传感光纤,传感光纤产生背向散射光,并将背向散射光回传给光纤环形器;光纤环形器还与雪崩光电二极管相连,将背向散射光传递给雪崩光电二极管,雪崩光电二极管和信号采集卡相连,将背向散射光信号转换成电信号传递给信号采集卡;脉冲发生器与信号采集卡相连,给其提供同步触发脉冲。2.根据权利要求1所述一种具有...
【专利技术属性】
技术研发人员:张益昕,任娟,季文斌,单媛媛,张旭苹,董秋豪,陈聿苼,李密,王峰,
申请(专利权)人:南京大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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