远距离FBG检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种远距离FBG检测方法及系统，该方法适用于一FBG检测系统，该系统包括光源、第一滤波器、第二滤波器、第一光开关、耦合器、第二光开关、FBG解调仪、FBG组成，利用功率反馈的高功率宽带光源，以及和光纤光栅反射波长匹配的滤波器等手段，可实现远距离光纤光栅的稳定测量，且结构简单，成本低廉，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种远距离光纤光栅(FBG)的检测方法及系统，属于光纤光栅传感器以及光纤通信邻域，其实现远距离FBG的识别。
技术介绍
近年来，FBG(光纤光栅)传感器大量使用于各测温、测压、通信等环境，现阶段受FBG解调仪动态范围、杂波消除等技术限制，造成FBG识别技术存在一定的距离限制，常规情况下的识别距离精度一般为20km。在现有技术中，例如在申请号为CN200410020745.0的专利申请中，其采用宽带光源，成对使用的串联在一起的光纤光栅实现对光纤光栅反射的波长变化的线性关系，来实现探测；又如在申请号为CN200420028699.4的专利申请中，使用至少两个FBG传感器、波长解调器、秘籍波分解复用器及光电探测器等组成多通道光纤光栅传感装置，来实现对传感器的检测。但是，上述这种设置方式，不仅调谐技术成本高，而且系统复杂，且通过上述方法对包含有大量的FBG传感器的光纤光栅的探测经常受到干扰，其探测距离有限，不能很好地应用于复杂的长距离FBG传感器网络中。又例如在申请号为CN201210390000.8的专利申请中，为了在具有大量FBG传感器的光纤中实现对FBG的感测，通过设置两对SOA高速光电开关和信号发生器的方式，采用时分复用和波分复用相结合的方式，实现对大量FBG传感器的探测，但是，这一设置方式系统结构复杂，且对其容易受环境及光纤自身弯曲、折损等因素的影响，造成检测到的曲线相互叠加严重，从而影响传感器的探测精度，且容易造成误读。基于上述现有技术中存在的问题，如果能在不增加太大投入的前提下，识别到更远距离的FBG，将有效提高FBG解调仪的利用率和降低成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供远距离FBG的检测方法及检测系统，它能实现利用FBG解调仪识别到更远距离FBG，系统结构简单，以克服现有技术的不足。需要指出的是，本专利技术说明书中记载的公式，其中所涉及到的特定参数的表示形式，并不作为本专利技术保护范围的限定，所有将上述参数表述形式以及算式的简单替换表示方式或常规推演，均应视为不超出本专利技术给出的算法思想的范围，均应视为落入本专利技术的保护范围之内。本专利技术提出了一种远距离FBG检测方法，该方法适用于FBG检测系统中，所述系统包括光源、第一滤波器、第二滤波器、第一光开关、第二光开关、耦合器、FBG解调仪、光纤光栅；所述第一光开关、第二光开关分别与耦合器相连，所述光源与第一滤波器相连，第一滤波器与第一光开关相连，所述FBG解调仪与第二滤波器相连，第二滤波器与第二光开关相连，所述光纤光栅设置在光纤中；其特征在于，所述检测方法包括：利用所述FBG解调仪采集远距离的所述光纤光栅的位置信息；通过所述第一滤波器、第二滤波器分别对光源发出的光线及接收到的反射光线进行滤波，并结合对第一光开关、第二光开关的参数控制，消除检测信号中的基底信号噪声，第一光开关主要是对光源进行脉冲调制，得到系统需要的脉冲参数，至少包括脉宽，重复频率等；第二光开关主要是对反射的光进行选择性接收，即通过对第二光开关的开/关信号控制，以控制对可接受的反射光线的波长等性质的控制，从而仅检测特定参数的反射光，这样可以对感兴趣的检测区间进行检测，同时消除环境噪声的干扰。优选地，将FBG解调仪检测到的光功率转化为的电信号反馈给光源，用于光源的闭环反馈控制，以稳定检测到的光功率。优选地，计算反射光线在输入处可以获得的光功率，该光功率可以通过以下方式计算获得，即通过入射光功率以及反射系数和正向传播损耗、背向散射衰减，计算获得剩余的可以传播至输入处的总反射光功率，具体而言，可以采用以下式(3)的方式计算，为： P g ( z , λ g ) = r ( z , λ g ) P i ( λ g ) exp [ - ∫ 0 z d ( x , λ g ) d x ] = r ( z , λ g ) P i ( λ g ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远距离FBG检测方法，适用于远距离FBG检测系统中，所述系统包括光源、第一滤波器、第二滤波器、第一光开关、第二光开关、耦合器、FBG解调仪、光纤光栅；所述第一光开关、第二光开关分别与耦合器相连，所述光源与第一滤波器相连，第一滤波器与第一光开关相连，所述FBG解调仪与第二滤波器相连，第二滤波器与第二光开关相连，所述光纤光栅设置在光纤中；其特征在于，所述检测方法包括：利用所述FBG解调仪采集远距离的光纤光栅的位置信息；通过所述第一滤波器、第二滤波器分别对光源发出的光线及接收到的反射光线进行滤波，并结合对第一光开关、第二光开关的参数控制，消除检测信号中的基底信号噪声。

【技术特征摘要】
1.一种远距离FBG检测方法，适用于远距离FBG检测系统中，所述系统包括光源、第一滤
波器、第二滤波器、第一光开关、第二光开关、耦合器、FBG解调仪、光纤光栅；所述第一光开
关、第二光开关分别与耦合器相连，所述光源与第一滤波器相连，第一滤波器与第一光开关
相连，所述FBG解调仪与第二滤波器相连，第二滤波器与第二光开关相连，所述光纤光栅设
置在光纤中；其特征在于，所述检测方法包括：
利用所述FBG解调仪采集远距离的光纤光栅的位置信息；
通过所述第一滤波器、第二滤波器分别对光源发出的光线及接收到的反射光线进行滤
波，并结合对第一光开关、第二光开关的参数控制，消除检测信号中的基底信号噪声。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将FBG解调仪检测到的光功率转化为的电
信号反馈给光源，用于光源的闭环反馈控制，以稳定检测到的光功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射光线在输入处得到的光功率，是
指通过入射光功率以及反射系数和正向传播损耗、背向散射衰减，计算获得剩余的可以传
播至输入处的总反射光功率；
具体计算公式如下：
P g ( z , λ g ) = r ( z , λ g ) P i ( λ g ) exp [ - ∫ 0 z d ( x , λ g ) d x ] = r ( z , λ g ) P i ( λ g ) exp [ - ∫ 0 z a i ( x , λ g ) d x ] exp [ - ∫ 0 z d ( x , λ g ) d x ] - - - ( 3 ) ]]>其中，z为光纤光栅所在的位置，Pg(z,λg)为光纤光栅的反射信号，Ps(z,λs)为光纤中的
后向散射信号，Pi(λ)为入射光的光功率分布，这个功率是波长λ的函数，a(x,λg)为正向传播
单位长度的损耗系数，r(z,λg)为反射系数，d(x,λ)是背向散射光单位长度衰减系数，λg是光
纤光栅的中心反射波长。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：整个所述系统的电路信号S的计算公式如
下：
S＝K(λs)Ps(λs)+K(λg)Ps(λg)+Nn(4)
其中，K(λ)为FBG解调仪中光电探测器的转换系数，Nn为整个系统电路的噪声，λ为光波
长，K(λg)Ps(λg)为系统的信号，而K(λs)Ps(λs)以及Nn均属于系统噪声。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述系统的信噪比为：
S N R = K ( λ s ) P s ( λ s ) K ( λ g ) P s ( λ g ) + N n ]]> S N R = K ( λ s ) r ( z , λ s ) P i ( λ s ) exp [ - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛志松，白金刚，薛鹏，朱惠君，
申请(专利权)人：北京中科光讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11