本实用新型专利技术的基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，一方面涉及应变传感，另一方面涉及温度应变同时传感的光纤传感系统，包括激光光源(1)，光耦合器I(2)，光电调制器子系统(3)，掺铒光纤放大器和滤波器(4)，光环行器(5)，传感光纤(6)，滤波器(7)，光耦合器Ⅱ(8)，光探测器Ⅰ(9)，微波放大器(10)，高通滤波器(11)，功率分配器(12)，滤波模块Ⅰ(14)，微波探测模块Ⅰ(15)，低频放大器Ⅰ(16)，滤波模块Ⅱ(17)，微波探测模块Ⅱ(18)，低频放大器Ⅱ(19)，数据采集卡(20)和计算机(21)。利用从种子光源中分出的一小束光对后向散射光中的瑞利成分进行加强，从而极大地加强了外差干涉信号，采用电解耦的方法来分辨布里渊信号的频移和强度变化来解耦温度和应变，利用扰偏器消除布里渊散射光偏振态的不稳定而引起的噪声；适用于长距离分布式温度应变检测，简化了系统，安装方便。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术的基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，一方面涉及应变传感，另一方面涉及温度应变同时传感的光纤传感系统，包括激光光源（1)，光耦合器1(2)，光电调制器子系统（3)，掺铒光纤放大器和滤波器（4)，光环行器（5)，传感光纤(6)，滤波器(7)，光耦合器II(8)，光探测器I(9)，微波放大器（10)，高通滤波器（11)，功率分配器（12)，滤波模块I(14)，微波探测模块I(15)，低频放大器I(16)，滤波模块II(17)，微波探测模块II(18)，低频放大器II(19)，数据采集卡（20)和计算机（21)。利用从种子光源中分出的一小束光对后向散射光中的瑞利成分进行加强，从而极大地加强了外差干涉信号，采用电解耦的方法来分辨布里渊信号的频移和强度变化来解耦温度和应变，利用扰偏器消除布里渊散射光偏=振态的不稳定而引起的噪声；适用于长距离分布^式温度应变检测，简化了系统，安装方便。卜【专利说明】一种基于布里渊散射的分布式光纤传感系统 所属
本技术涉及一种传感系统，特别是涉及一种光纤传感系统。
技术介绍
基于布里渊散射的分布式光纤传感系统(DTSS)由于其独特的优势，如灵敏度高、抗电磁干扰及能够同时分布式测量温度和应变等，深受人们青睐，有着广泛的应用前景。 光在光纤中传输,主要有三种后向散射光:瑞利、布里渊和拉曼，其中瑞利散射无能量转换，属于弹性散射，无频移；布里渊和拉曼散射都具有能量转换，属于非弹性散射，而且一般均具有斯托克斯和反斯托克斯两种成分光。据定义，频率下移的成分是斯托克斯光，频率上移的成分是反斯托克斯光。布里渊散射和拉曼散射的区别在于前者是基于光学声子的一种散射光，既受温度变化的影响又受应变的影响，而后者是基于光学光子的一种散射光，只受温度变化的影响。目前广大研究者已经对这些散射现象进行了深入研究并且根据其各自特点进行了应用，比如光时域/频域反射计(0T/FDR)，光时域/频域分析仪(0T/FDA)，以及分布式光纤传感器等等。分布式光纤传感器特别是基于布里渊散射的光纤传感器，与其他传感器相比，具有其独特优势，但同时由于布里渊后向散射光与瑞利后向散射光的频率差异非常小，约为IlGHz (对应于波长差异为88pm)，其检测手段存在很大的挑战性，所以目前仍然是研究热点。 现有技术中的布里渊散射分布式光纤传感系统包括自发布里渊散射分布式光纤传感系统和受激布里渊散射分布式光纤传感系统。 典型的自发布里渊散射分布式光纤传感系统如图1所不，包括光源，其输出光被分成第一束光和第二束光，第一束光经过调制进入传感光纤，第一束光在光纤中的反向自发布里渊散射光与上述第二束光在外差检测装置中混合并干涉，并由该检测装置检测该干涉信号并分析，从而获得传感光纤中的温度和应变的变化。 在该传感系统中，需要从光源中分出一束光作参考光，然后与布里渊散射信号进行外差干涉，这就需要性能好、价格高的滤光器将布里渊后向散射光从诸多后向散射光中分离出来或利用声光调制器或微波电光调制器等器件来调制参考光，而且，其中还存在脉冲光脉宽和信号强弱相互矛盾的问题，在传统方法中或者用频域分析方法来提高空间分辨率，但其不能用于长距离测量，或者只使用窄脉宽的脉冲光来提高空间分辨率，但其使得传感信号弱，后续信号处理较困难。另外，在传统系统中，通常使用光方法或使用软件方法来解耦温度和应变，但前者成本较高，后者影响响应时间。 国际申请PCT/JP2004/009352公开了一种利用受激布里渊散射现象的分布式光纤传感器，图2示出了其中通过受激布里渊散射进行检测的示意图，其中与自发布里渊散射分布式光纤传感器不同之处在于，其包括脉冲光光源和连续光光源，从而在用于检测的光纤的两端分别输入探测光和激发光。这样的方案可以加强探测光的布里渊散射中的斯托克斯成分，使得反斯托克斯成分较弱，甚至可以被忽略，从而可以解决输入光脉冲宽度和信号强弱的矛盾。但是该系统结构复杂而且安装不方便，使得制造成本加大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，提供一种结构简单、成本低的光纤传感系统。 本技术提供的一种基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，利用光在传感光纤中的后向散射原理，包括激光光源，光稱合器I，光电调制器子系统，掺铒光纤放大器和滤波器，光环行器，传感光纤，滤波器，光耦合器II，光探测器I，微波放大器，高通滤波器，功率分配器，滤波模块I，微波探测模块I，低频放大器I，滤波模块II，微波探测模块II，低频放大器II，数据采集卡和计算机； 激光光源经过光耦合器I分成两路，一路进入光电调制器子系统，光电调制器子系统的一个输出接掺铒光纤放大器和滤波器，掺铒光纤放大器和滤波器输出端连接光环行器的输入端，光环行器的一个输出端连接传感光纤，光环行器的另一个输出端连接滤波器，滤波器的输出和光耦传感器I的另一路输出连接光耦传感器II的两个输入端； 光耦传感器的输出端依次连接光探测器1、微波放大器、高通滤波器和功率分配器； 功率分配器的两个输出端，其中一个输出端依次连接滤波模块I和微波探测模块I，微波探测模块I用以将高频信号转换为低频信号，微波探测模块I经低频放大器I进入数据采集卡； 功率分配的另一路输出经过一个滤波模块II，滤波模块II将频率的不同转换为强度的不同，进而进入微波探测模块II，微波探测模块II将高频信号转换为低频信号，然后经过低频放大器II后进入数据采集卡； 数据采集卡和计算机连接。 作为本技术的一种优化设计，还包括光耦合器III，光探测器II，低通滤波器，放大器； 光耦合器III的输入端连接滤波器的输出，光耦合器III的一个输出端连接光耦合器 II的输入端，光耦合器III的另一个输出端依次连接光探测器II (23)、低通滤波器(24)、放大器(25),放大器(25)的输出端接入数据米集卡(20)的一个输入端。 进一步地，本技术的基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，还包括扰偏器，其输入端接光环行器的输出端，其输出端接滤波器的输入端。 所述激光光源为窄线宽光源。 本技术与现有技术相比具有以下优点: (I)该系统利用单端输入引发布里渊散射，这样不仅简化了系统而且安装方便； (2)该系统利用从种子光源中分出的一小束光对后向散射光中的瑞利成分进行加强，使得外差干涉的信号得到极大的加强，便于后续信号的处理； (3)该系统加入了扰偏器，从而降低了由于布里渊后向散射光的偏振态不稳定而引起的噪声； (4)该系统采用电解耦方法来分辨布理渊信号的频移和强度变化，进而可以解耦温度和应变，该方法降低了成本而且不会影响响应时间； (5)在能消除激光光源不稳和线路损耗的前提下，分别测出布里渊散射光的强度和频移变化，进而得到温度变化和应变。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的基于布里渊散射的分布式光纤应变传感系统的实施例1结构示意图； 图2为本技术的基于布里渊散射的分布式光纤应变传感系统的实施例2结构示意图； 图3为本技术的假定的传感光纤上沿光纤传输的后向散射光强度变化的曲线图； 图4为本技术的传感光纤上沿光纤传输的后向散本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，利用光在传感光纤中的后向散射原理，其特征在于： 包括激光光源(1)，光耦合器I(2)，光电调制器子系统(3)，掺铒光纤放大器和滤波器(4)，光环行器(5)，传感光纤(6)，滤波器(7)，光耦合器Ⅱ(8)，光探测器Ⅰ(9)，微波放大器(10)，高通滤波器(11)，功率分配器(12)，滤波模块Ⅰ(14)，微波探测模块Ⅰ(15),低频放大器Ⅰ(16)，滤波模块Ⅱ(17)，微波探测模块Ⅱ(18),低频放大器Ⅱ(19)，数据采集卡(20)和计算机(21)；激光光源(1)经过光耦合器Ⅰ(2)分成两路，一路进入光电调制器子系统(3)，光电调制器子系统(3)的一个输出接掺铒光纤放大器和滤波器(4)，掺铒光纤放大器和滤波器(4)输出端连接光环行器(5)的输入端，光环行器(5)的一个输出端连接传感光纤(6)，光环行器(5)的另一个输出端连接滤波器(7)，滤波器(7)的输出和光耦传感器Ⅰ(2)的另一路输出连接光耦传感器Ⅱ(8)的两个输入端； 光耦传感器(8)的输出端依次连接光探测器Ⅰ(9)、微波放大器(10)、高通滤波器(11)和功率分配器(12)； 功率分配器(12)的两个输出端，其中一个输出端依次连接滤波模块Ⅰ(14)和微波探测模块Ⅰ(15)，微波探测模块Ⅰ(15)用以将高频信号转换为低频信号，微波探测模块Ⅰ(15)经低频放大器Ⅰ(16)进入数据采集卡(20)；功率分配器(12)的另一路输出经过一个滤波模块Ⅱ(17)，滤波模块Ⅱ(17)将频率的不同转换为强度的不同，进而进入微波探测模块Ⅱ(18)，微波探测模块Ⅱ(18)将高频信号转换为低频信号，然后经过低频放大器Ⅱ(19)后进入数据采集卡(20)； 数据采集卡(20)和计算机(21)连接。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李亚，
申请(专利权)人：青岛派科森光电技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37
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