The invention discloses a method for BOTDR system and improve the system of life, the BOTDR system includes a light source module, a first coupler, electro-optic modulation module, pulse generator module, pulse amplification module, optical circulator, optical polarization disturbance module, second couplers, third couplers, the first light detection module, signal processing module, frequency sweep second optical module, detection module, feedback module and current control module. By adding the feedback module, different parts of the whole measurement sensing fiber with different input power, and in the process of measurement, away from the light source fiber segment to make close to the optical section incident light end of the stimulated Brillouin scattering phenomenon, through several times the measurement results were fitted and the whole assembly, effective Brillouin the peak frequency of the whole optical fiber sensor obtained spectral line. The invention solves the problem of reducing the measurement distance caused by the increase of radiation loss, and increases the service life of the BOTDR system under the space radiation environment.
【技术实现步骤摘要】
一种BOTDR系统及提升该系统寿命的方法
本专利技术属于分布式光纤传感器
,特别涉及了一种BOTDR系统及提升该系统寿命的方法。
技术介绍
布里渊光时域反射技术(BOTDR)是一种分布式光纤传感技术,其原理基于自发布里渊散射。系统光源从光纤的一端射入脉冲光,并从同一端探测脉冲光的背向自发布里渊散射谱。通过分析该谱线可获得光纤上的传感信息。布里渊散射是由光纤中的光场和其诱导的声场的相互作用引起的,布里渊散射光相对于入射光有一个频率上的偏移,被称作布里渊频移。而BOTDR则利用该布里渊频移分析传感信息:布里渊频移与光纤温度和所受的应变有关,且频移大小与光纤的温度变化及所受的轴向应变成正比关系。随着航天领域科学技术的逐步发展,恶劣的空间环境下航天器件的监测保护也越来越得到重视。然而,传统的传感技术手段却难以满足该领域对航天器材轻量化的要求。BOTDR技术具有抗电磁干扰,重量轻,误差小,分辨率高,布设简单,成本低廉等优点。其最早应用于航天领域,在发达国家陆续应用于电力、通讯、工程等方向的监测。从九十年代起,我国就开始进行光纤传感技术的应用研究。而在所有分布式光纤传感技术中,BOTDR凭借其能测量温度、应变和其他多种物理量,同时还具有空间分辨率高、传感距离远等优势,能及时发现大规模结构中的问题和隐患,因而被广泛运用在安全性监测中。在宇宙恶劣的辐射环境下,电离辐射产生辐射效应对BOTDR系统影响,可通过对光电器件的加固来改善,但光纤作为BOTDR系统的传感部件必须长时间暴露在辐射环境下。在辐射的影响下,光纤内部会产生色心,这会对光纤的传感能力产生一定影响,比较明 ...
【技术保护点】
一种工作于空间辐射环境下的BOTDR系统,其特征在于:包括光源模块、第一耦合器、电光调制模块、脉冲发生模块、光脉冲放大模块、环形器、光偏振扰动模块、第二耦合器、第三耦合器、第一光探测模块、扫频模块、信号处理模块、第二光探测模块、反馈模块和电流控制模块;光源模块发出连续光,第一耦合器将该连续光分成能量不等的两路连续光,其中能量较高的一路连续光输入电光调制模块,能量较低的一路连续光作为相干本振光输入光偏振扰动模块,电光调制模块根据脉冲发生模块产生的脉冲电信号将输入的连续光调制成脉冲光信号,该脉冲光信号经光脉冲放大模块放大后注入光纤,通过环形器获得沿光纤分布的后向布里渊散射光信号,第二耦合器将环形器输出的后向布里渊散射光信号与光偏振扰动信号模块输出的随机分布的本振光信号进行耦合相干,输出布里渊散射光信号,第三耦合器将该布里渊散射光信号分成能量不等的两路光信号,其中能量较高的光信号经第一光探测模块的光电转换后得到布里渊散射电信号,再经扫频模块扫频、信号处理模块滤波放大,获得对应的后向布里渊散射电信号,另一路能量较低的光信号经第二光探测模块输入反馈模块,反馈模块通过控制电流控制模块实现对光源模块 ...
【技术特征摘要】
1.一种工作于空间辐射环境下的BOTDR系统,其特征在于:包括光源模块、第一耦合器、电光调制模块、脉冲发生模块、光脉冲放大模块、环形器、光偏振扰动模块、第二耦合器、第三耦合器、第一光探测模块、扫频模块、信号处理模块、第二光探测模块、反馈模块和电流控制模块;光源模块发出连续光,第一耦合器将该连续光分成能量不等的两路连续光,其中能量较高的一路连续光输入电光调制模块,能量较低的一路连续光作为相干本振光输入光偏振扰动模块,电光调制模块根据脉冲发生模块产生的脉冲电信号将输入的连续光调制成脉冲光信号,该脉冲光信号经光脉冲放大模块放大后注入光纤,通过环形器获得沿光纤分布的后向布里渊散射光信号,第二耦合器将环形器输出的后向布里渊散射光信号与光偏振扰动信号模块输出的随机分布的本振光信号进行耦合相干,输出布里渊散射光信号,第三耦合器将该布里渊散射光信号分成能量不等的两路光信号,其中能量较高的光信号经第一光探测模块的光电转换后得到布里渊散射电信号,再经扫频模块扫频、信号处理模块滤波放大,获得对应的后向布里渊散射电信号,另一路能量较低的光信号经第二光探测模块输入反馈模块,反馈模块通过控制电流控制模块实现对光源模块发出的光源信号功率的控制。2.根据权利要求1所述工作于空间辐射环境下的BOTDR系统,其特征在于:所述反馈模块的工作过程如下:(a)在光源功率未提升时,获取分割点A:布里渊散射谱的功率随距离增加而减少,当某位置处布里渊散射谱的功率接近本底噪声功率,即无法正常通过洛伦兹拟合时,将此位置标记为A;(b)控制光源电流来提升光源功率,并在该过程中,判断A点是否发生受激:若A点产生受激现象,则A点附近的功率不是按固定衰减系数衰减,而是产生剧烈的抖动,当A点发生受激现象后,需要回调光源功率直到A点不产生受激;(c)提升光源功率后,判断待测距离的最远点B是否存在有效的布里渊散射信号:若B处的信号功率没有被噪声淹没,即能够正确进行洛伦兹拟合,则表示此时B处存在有效传感信号。3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:李密,张艺卓,宋跃江,张旭苹,张宇昊,
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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