本发明专利技术公开了一种高空间分辨率布里渊光时域反射仪及工作方法，包括：LD激光器、第一光耦合器、差分探测光脉冲调制模块、EDFA和第二光耦合器依次串联连接，所述第一光耦合器和第二耦合器的输出分别与光外差模块连接，所述光外差模块与APD、放大器、混频器、LPF、A/D转换器和数字信号处理模块依次串联连接。本发明专利技术有益效果：绕开了探测光脉冲只能短至10ns的限制，可以将BOTDR的空间分辨率提升至20厘米以上。不仅提升了BOTDR产品的空间分辨率，也扩大了BOTDR产品的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及。
技术介绍
B0TDR依靠测量光纤的后向布里渊散射光的布里渊频移分布计算光纤的应变分 布。布里渊光时域反射计可用于岩±工程健康监测、地质灾害预警监测、电缆及管道的健康 监测等领域，是工程领域用于取代传统点式传感器的最有力的产品之一。目前的B0TDR产品 的探测光脉冲只能短至10ns(对应空间分辨率为Im)，在实际应用中，有许多情况需要测量 几厘米、几十厘米作用距离上的应变变化，现有B0TDR产品由于空间分辨率的限制，难W满 足高空间分辨率的应用要求，大大影响了B0TDR产品的推广及应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高空间分辨率布里渊光时 域反射仪及工作方法，提升布里渊光时域反射仪的空间分辨率，并扩大了其应用领域。 为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：[000引一种高空间分辨率布里渊光时域反射仪，包括:LD激光器、第一光禪合器、差分探 测光脉冲调制模块、m)FA和第二光禪合器依次串联连接，所述第一光禪合器和第二禪合器 的输出分别与光外差模块连接，所述光外差模块与APD、放大器、混频器、LPF、A/D转换器和 数字信号处理模块依次串联连接。 -种高空间分辨率布里渊光时域反射仪的工作方法，包括:LD激光器发出的连续 相干光经过第一光禪合器后分成两路，其中一路作为参考光，另一路作为探测光，由差分探 测光脉冲调制模块进行脉冲调制，经抓FA光放大后，由第二禪合器注入被测光纤，被测光纤 中返回的散射光与参考光进行光外差后，其拍频光信号由ATO直接接收，转换为电信号； 所述电信号经宽带高速低噪声前置放大器放大，经隔直滤除直流部分后输入到微 波混频器，与微波信号发生器输出的高纯可调谐微波信号混频，其差频信号经LPF滤波后由 高速A/D转换器将模拟信号变成数字信号，最后由数字信号处理模块进行处理。 所述差分探测光脉冲调制模块进行脉冲调制的具体方法为： 步骤(1):读取空间分辨率SR设置值； 步骤(2):通过空间分辨率与等效脉冲宽度P关系表计算空间分辨率设置值对应的 等效脉冲宽度P; 步骤(3):根据等效脉冲宽度P计算差分探测光脉冲POi和P〇2; 步骤(4):设置量程值LW及脉冲调制重复次数no;[001引步骤(5):根据计算的差分探现恍脉冲POi和PO2W及量程值L计算所需调制的脉冲 光的重复频率W及脉冲周期； 步骤(6):初始化当前脉冲调制次数n=l; 步骤(7):按照计算的重复频率W及脉冲周期进行脉冲光的调制； 步骤(8):脉冲调制次数+1; 步骤(9):判断脉冲调制次数η是否大于no,如果是，调制过程结束;否则，返回步骤 7继续进行脉冲调制。 所述重复频率的具体为:差分探测光脉冲P0i、P化W及设定倍数的量程值的和。 数字信号处理模块进行处理的具体方法为： 步骤1):系统初始化，设当前频率FM=初始频率FMS; 步骤2):设置本振频率FMB=FM; 步骤3):读取A/D转换器输出的数据DFMS，其中，N为采样周期与采样间隔的 比值;其中，DFMS表示当前频率为初始频率FMS时各采样点处的数据； 步骤4):将DFMS存至测试数据D ，D 表示存储了频率为Μ 的Ν个数;其中，Μ为当前频率FM与初始频率FMS的差值与频率步进FMI的比值； 步骤5):令FM=FM+FMI;[002引步骤6):若。1>截止频率FME，则进行下一步，否则转至步骤2; 步骤7):进行时域数据重构。 所述步骤7)中，进行时域重构的方法为：及D;其中，D表示频率为匪，位置为PN处 的数据;D示频率为MM，位置为P化Tl/s处的数据； 其中，MM的取值范围：0~mm，PN的取值范围：1~nn; 2)设置其中LF为光纤长度;初始化MM=0，PN=1; 3)则频率为MM，位置为PN处的时域重构后的数据： DC =D -D ; 4)令MM数值+1; 5)判断MM是否大于mm，如果是，进行下一步，否则转至步骤3);~DC进行布里渊谱分析;令PN数值+1;M= 0; 7)判断PN是否大于nn，如果是，进行下一步，否则转至步骤3); 8)结束。 本专利技术的有益效果是： 基于光纤中后向布里渊散射信号的叠加探测原理，不同脉宽T1和T2产生的后向布 里渊散射信号B1和B2,在微波外差转化为布里渊增益谱数据GB1和GB2后，进行时域同步差 分运算，得到差分布里渊增益谱数据ΔGB，对ΔGB进行滤波、降噪、拟合分析计算出光纤的 应变数据S，此应变数据S的空间分辨率与脉冲光宽度ΔΤ(ΔΤ=Τ1-Τ2)的探测光相当，绕开 了探测光脉冲只能短至10ns的限制，可W将B0TDR的空间分辨率提升至20厘米W上。不仅提 升了B0TDR产品的空间分辨率，也扩大了B0TDR产品的应用领域。【附图说明】 图1本专利技术高空间分辨率布里渊光时域反射仪的结构示意图；图2为本专利技术差分探测光脉冲调制模块程序流程示意图；图3为调制脉冲光示意图； 图4为信号处理程序流程示意图； 图5为时域数据重构流程示意图。 下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。 首先对文中出现的名词作如下解释： EDFA:渗巧光纤放大器； APD:雪崩光电二极管； LPF:低通滤波器； 如图1所示，一种高空间分辨率布里渊光时域反射仪，包括:LD激光器、第一光禪合 器、差分探测光脉冲调制模块、邸FA和第二光禪合器依次串联连接，所述第一光禪合器和第 二禪合器的输出分别与光外差模块连接，所述光外差模块与APD、放大器、混频器、LPF、A/D 转换器和数字信号处理模块依次串联连接。高空间分辨率布里渊光时域反射仪的具体工作流程如下： LD激光器发出的连续相干光经过第一光禪合器后分成两路，其中一路作为参考 光，另一路作为探测光，由差分探测光脉冲调制模块进行脉冲调制，经抓FA光放大后，由第 二禪合器注入被测光纤，被测光纤中返回的散射光与参考光进行光外差后，其拍频光信号 由ATO直接接收，转换为电信号； 所述电信号经宽带高速低噪声前置放大器放大，经隔直滤除直流部分后输入到微 波混频器，与微波信号发生器输出的高纯可调谐微波信号混频，其差频信号经LPF滤波后由 高速A/D转换器将模拟信号变成数字信号，最后由数字信号处理模块进行处理。 其中，差分探测光脉冲调制模块进行脉冲调制的具体方法如图2所示，具体为： 步骤10301读取空间分辨率SR设置值； 步骤10302查找空间分辨率与等效脉冲宽度P的关系，见表1; 步骤10303根据P值差表计算差分探测光脉冲POi和P〇2,见表2; 步骤10304读取量程设置值L，W及脉冲调制重复次数no; 步骤10305计算所当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高空间分辨率布里渊光时域反射仪，其特征是，包括：LD激光器、第一光耦合器、差分探测光脉冲调制模块、EDFA和第二光耦合器依次串联连接，所述第一光耦合器和第二耦合器的输出分别与光外差模块连接，所述光外差模块与APD、放大器、混频器、LPF、A/D转换器和数字信号处理模块依次串联连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁明，吴寅初，闫继送，代彬，张平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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