一种φ‑OTDR正交相位解调系统及相位解调方法技术方案

本发明专利技术为一种φ‑OTDR正交相位解调系统及相位解调方法，窄线宽激光器的激光经光纤耦合器分束，较大束作为传感光接入声光调制器，调制移频fc送入传感光纤，较小束作为参考光，与经环形器返回的传感光在2×2光纤耦合器进行外差相干后，再分为相等的两束信号光经平衡探测器转换为电信号，经带通滤波后由功分器分为两路，一路经过电可调延时芯片进行延时后，两路电信号分别在混频器与信号发生模块发出的频率为fc的正弦信号混频，再各经低通滤波器和模数转换模块送入控制中心，获取传感光信号的相位信息。本发明专利技术无需引入干涉仪，不会引入额外的环境噪声；也不需要复杂的高速数据采集和处理，系统相对简单、价格便宜，更适合工程应用。

A Phi OTDR orthogonal phase demodulation system and phase demodulation method

The invention relates to a Phi OTDR orthogonal phase demodulation system and phase demodulation method, laser narrow linewidth laser with fiber coupler splitting, large beam as the sensor access acousto-optic modulator, frequency modulation FC into the sensing fiber is small, as the reference light, and the light sensing ring is returned in the 2 * 2 optical fiber coupler is divided into two beams of coherent heterodyne, signal light by equal balanced detector is converted to electrical signals by the bandpass filter by power divider is divided into two parts, through an electrically tunable delay chip of delay, the two signals respectively in the mixer and the signal generating module a frequency sinusoidal signal mixer FC then, the low-pass filter and analog digital conversion module into the control center to obtain phase information sensing signal. The invention does not need to introduce an interferometer, does not introduce additional environmental noise, and does not need complicated high-speed data acquisition and processing, and the system is relatively simple and inexpensive, and is more suitable for engineering application.

【技术实现步骤摘要】
一种φ-OTDR正交相位解调系统及相位解调方法
本专利技术涉及一种光纤传感系统，具体涉基于平衡探测器和电延时的一种φ-OTDR(相位敏感光时域反射计)正交相位解调系统及相位解调方法。
技术介绍
相位敏感光时域反射计φ-OTDR是一种分布式光纤传感技术。同常规的光时域反射计OTDR相比，相同的是当光脉冲从光纤的一端注入，均通过探测器探测后向瑞利散射光。不同的是，Φ-OTDR中注入光纤一端的光是强相干的。因此φ-OTDR系统的输出就是脉冲宽度范围内后向散射瑞利光相干涉的结果。当光纤线路受到外界干扰时，对应受干扰位置处光纤折射率将会发生变化，从而导致该位置处光相位的变化。通过测量输入脉冲与接收到信号的时间延迟即可判断干扰点的位置。此方法问世以来就被广泛关注.φ-OTDR可以应用于边境、油气管道、油井测井、交通监测及重点区域入侵监测等多个领域。较早的研究多为直接探测后向散射光的强度，无法获得散射光的相位信息，因此不能准确获得外界振动的波形特征和频率信息。所以φ-OTDR的相位解调技术就成为了研究热点，目前有主要的三种φ-OTDR相位解调方式；3×3耦合器解调法、相位产生载波(PGC)解调法和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种φ‑OTDR正交相位解调系统，包括激光光源，声光调制器和传感光纤依次经光纤连接，信号发生模块(7)发出的频率为fc的正弦信号接入声光调制器(3)；所述激光光源为窄线宽激光器(1)，窄线宽激光器(1)接光纤耦合器(2)，该光纤耦合器(2)将激光束分为两束，大部分光经过声光调制器(3)进行调制并移频fc后经环形器(4)接入传感光纤(6)或传感光缆；小部分光作为参考光接入偏振控制器(19)，偏振控制器(19)的输出端接2×2光纤耦合器一个输入端，传感光纤(6)或传感光缆散射回来的传感光信号经环形器(4)接入2×2光纤耦合器(18)另一个输入端，其特征在于：所述2×2光纤耦合器对偏振控制后的参考光...

【技术特征摘要】
1.一种φ-OTDR正交相位解调系统，包括激光光源，声光调制器和传感光纤依次经光纤连接，信号发生模块(7)发出的频率为fc的正弦信号接入声光调制器(3)；所述激光光源为窄线宽激光器(1)，窄线宽激光器(1)接光纤耦合器(2)，该光纤耦合器(2)将激光束分为两束，大部分光经过声光调制器(3)进行调制并移频fc后经环形器(4)接入传感光纤(6)或传感光缆；小部分光作为参考光接入偏振控制器(19)，偏振控制器(19)的输出端接2×2光纤耦合器一个输入端，传感光纤(6)或传感光缆散射回来的传感光信号经环形器(4)接入2×2光纤耦合器(18)另一个输入端，其特征在于：所述2×2光纤耦合器对偏振控制后的参考光和散射返回的传感光信号进行外差相干后分成相等的两束信号光接入平衡探测器(5)，平衡探测器转换所得的电信号进入中心频率为fc的带通滤波器(17)进行滤波，然后通过1×2功分器(16)将电信号分成两路，其中一路电信号接入一号电混频器，另一路电信号先接入电可调延时芯片(15)延时1/4fc的时间，再接入二号电混频器，信号发生模块(7)发出的频率为fc的正弦信号也分别接入一号、二号电混频器(8、14)，与两路电信号混频；一号电混频器(8)的输出经一号低通滤波器(9)和一号模数转换模块(10)接入控制中心，二号电混频器(14)的输出经二号低通滤波器(13)和二号模数转换模块(12)接入控制中心；所述一号、二号电混频器(8、14)的规格参数相同、所述一号、二号低通滤波器(9、13)的规格参数相同，所述一号、二号模数转换模块(10、12)的规格参数相同。2.根据权利要求1所述的φ-OTDR正交相位解调系统，其特征在于：所述光纤耦合器(2)的分光比为(9:1)～(7:3)。3.根据权利要求1所述的φ-OTDR正交相位解调系统，其特征在于：所述窄线宽激光器(1)接连续光放大器和前置光纤滤波器再接入所述光纤耦合器(2)。4.根据权利要求1所述的φ-OTDR正交相位解调系统，其特征在于：所述声光调制器(3)后接脉冲光放大器和后置光纤滤波器再接入所述环形器(4)。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，胡挺，程犁清，唐超，时帅，杨庆锐，李焰，梁金禄，解东来，谢廷远，陈源，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，
类型：发明
国别省市：广西,45