一种分布式光纤温度和应变传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种分布式光纤温度和应变传感装置，包括控制模块、脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块、探测模块、测试光纤模块和波分复用器；脉冲光信号产生模块与测试光纤模块连接，连续光信号产生模块与测试光纤模块连接；脉冲光信号产生模块与连续光信号产生模块连接，脉冲光信号产生模块还通过波分复用器与探测模块连接；控制模块分别与脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块连接，并控制脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块之间的光信号传输。本发明专利技术实施例能够发挥BOTDR、BOTDA和DTS的技术优势，实现快速、单端、双端、高精度对光纤温度和应变同时测量功能。

A distributed optical fiber temperature and strain sensing device

An embodiment of the present invention discloses a distributed optical fiber temperature and strain sensing device, which includes a control module, a pulse light signal generating module, a continuous light signal generating module, a detection module, a test optical fiber module and a wavelength division multiplexer. The pulse light signal generation module is connected with the test optical fiber module, and the continuous light signal generation module is produced. Connect with the test optical fiber module; the pulse light signal generation module is connected with the continuous light signal generation module. The pulse light signal generating module is connected by the wavelength division multiplexer and the detection module. The control module is connected with the pulse light signal generating module, the continuous light signal generating module and the detection module, and the pulse light signal is controlled. The optical signal transmission between the module, the continuous optical signal generation module and the detection module is generated. The embodiment of the invention can give full play to the technical advantages of BOTDR, BOTDA and DTS, and realize the simultaneous measurement of fiber temperature and strain at the same time, single end, double end and high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光纤温度和应变传感装置
本专利技术涉及光纤传感器领域，具体涉及一种分布式光纤温度和应变传感装置。
技术介绍
光纤传感技术以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术，具有测量灵敏度高、动态范围宽、抗电磁干扰、耐腐蚀和体积小巧等优点。分布式光纤传感器是光纤传感器技术的一种，它利用光纤同时作为传感敏感元件和传输信号介质，一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量信息(如温度、应变)的分布图，因此得到了迅速的发展和实用化。在光纤温度、应变测量领域，光纤布里渊光时域分析仪(BOTDA)、光纤布里渊光时域反射仪(BOTDR)、拉曼光纤传感器(DTS)是三种主要的分布式光纤传感器，三者各有优缺点和实现的技术方案。DTS技术采用单端测量的方式实现光纤温度快速测量，但是测量距离有限；BOTDR和BOTDA技术都利用了光纤布里渊散射，不过测试方式不同，BOTDR技术测量精度和距离不高，但是其采用单端测量的方式简单易行，即使被测光纤发生意外损坏或断裂，也不影响设备的正常工作；而BOTDA属于双端测量，需要被测光纤形成环路，具有很高的测量精度，但是当被测光纤被损坏或断裂而不能形成测量环路时，设备将不能工作。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在于提供一种分布式光纤温度和应变传感装置。本专利技术实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置，包括控制模块、脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块、探测模块、测试光纤模块和波分复用器；脉冲光信号产生模块与测试光纤模块连接，连续光信号产生模块与测试光纤模块连接；脉冲光信号产生模块与连续光信号产生模块连接，脉冲光信号产生模块还通过波分复用器与探测模块连接；控制模块分别与脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块连接，并控制脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块和探测模块之间的光信号传输。优选地，测试光纤模块包括测试光纤。优选地，脉冲光信号产生模块包括第一激光器、第一耦合器、第一调制器、第一光纤放大器、第一滤波器、偏振控制器和三端口环形器；第一激光器与第一耦合器的输入端连接，第一耦合器的第一输出端与第一调制器的输入端连接，第一调制器的输出端与第一光纤放大器的输入端连接，第一光纤放大器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与偏振控制器的输入端连接，偏振控制器的输出端与三端口环形器的第一端口连接，三端口环形器的第二端口与测试光纤的第一端口连接。优选地，探测模块包括第一光开关、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集器、第二耦合器和低通滤波器；第一光开关的第一输出端与第二耦合器的第一输入端连接，第一光电探测器的输出端与数据采集器的第一输入端连接，第一光开关的第二输出端与第二光电探测器的输入端连接，第二光电探测器的输出端与数据采集器的第二输入端连接，第二耦合器的第一输出端和第二输出端分别与第三光电探测器的第一输入端和第二输入端连接，第三光电探测器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与数据采集器的第三输入端连接。优选地，连续光信号产生模块包括第二调制器、第二光纤放大器、第二滤波器和第二光开关；第二调制器的输入端与第一耦合器的第二输出端连接，第二调制器的输出端与第二滤波器的输入端连接，第二光开关的第一输出端与测试光纤的第二端口连接，第二光开关的第二输出端与第二耦合器的第二输入端连接。优选地，控制模块包括控制单元，控制单元分别与第一调制器的控制输入端、第一光纤放大器的控制输入端、偏振控制器的控制输入端、第一光开关的控制输入端、第二调制器的控制输入端、第二光纤放大器的控制输入端和第二光开关的控制输入端连接，并控制控制输入端的导通。优选地，波分复用器内置滤光片；脉冲光信号产生模块还通过波分复用器与探测模块连接具体为：波分复用器的输入端与三端口环形器的第三端口连接，波分复用器的第一输出端与第一光开关的输入端连接，波分复用器的第二输出端和第三输出端分别与第一光电探测器的第一输入端和第二输入端连接。优选地，还包括光信号分析器，光信号分析器与数据采集器的输出端连接，对数据采集器输出的光信号进行分析，并得到测试光纤的温度和应变信息。优选地，连续光信号产生模块包括第二激光器、第三耦合器、可调节衰减器和第二光开关；第二激光器与第三耦合器的输入端连接，第三耦合器的输出端与可调节衰减器的输入端连接，可调节衰减器的控制输入端与控制单元连接，可调节衰减器的输出端与第二光开关的输入端连接。优选地，还包括频率差锁定模块和第四耦合器；频率差锁定模块通过第一激光器与脉冲光信号产生模块连接，通过第二激光器与连续光信号产生模块连接，频率差锁定模块与第四耦合器连接，第四耦合器通过第一耦合器与脉冲光信号产生模块连接。本专利技术实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置的有益效果是：在只使用一个激光器作为光源的前提下，通过控制单元控制光开关的切换实现BOTDA与BOTDR功能的切换，并通过控制光纤放大器调整输入光的功率，实现DTS激光器与BOTDA/R激光器的复用，充分发挥BOTDR、BOTDA、DTS的技术优势，在节约激光器的使用的前提下，实现单端、双端、高精度对光纤传感头的温度应变独立测量功能。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置的结构示意图；图3为本专利技术第三实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置的结构示意图。10、控制模块；11、控制单元；20、脉冲光信号产生模块；21、第一激光器；22、第一耦合器；23、第一调制器；24、第一光纤放大器；25、第一滤波器；26、偏振控制器；27、三端口环形器；30、连续光信号产生模块；31、第二调制器；32、第二光纤放大器；33、第二滤波器；34、第二光开关；35、第二激光器；36、第三耦合器；37、可调节衰减器；40、探测模块；41、第一光开关；42、第一光电探测器；43、第二光电探测器；44、第三光电探测器；45、数据采集器；46、第二耦合器；47、低通滤波器；50、测试光纤模块；51、测试光纤；60、波分复用器；70、光信号分析器；80、频率差锁定模块；90、第四耦合器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。第一实施例：参见图1，为本专利技术第一实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置的结构示意图；本专利技术第一实施例提供的一种分布式光纤温度和应变传感装置，包括控制模块10、脉冲光信号产生模块20、连续光信号产生模块30、探测模块40、测试光纤模块50和波分复用器60；脉冲光信号产生模块20与测试光纤模块50连接，连续光信号产生模块30与测试光纤模块50连接；脉冲光信号产生模块20与连续光信号产生模块30连接，脉冲光信号产生模块20还通过波分复用器60与探测模块40连接；控制模块10分别与脉冲光信号产生模块20、连续光信号产生模块30和探测模块40连接，并控制脉冲光信号产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式光纤温度和应变传感装置，其特征在于，包括控制模块、脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块、探测模块、测试光纤模块和波分复用器；所述脉冲光信号产生模块与所述测试光纤模块连接，所述连续光信号产生模块与所述测试光纤模块连接；所述脉冲光信号产生模块与所述连续光信号产生模块连接，所述脉冲光信号产生模块还通过所述波分复用器与所述探测模块连接；所述控制模块分别与所述脉冲光信号产生模块、所述连续光信号产生模块和所述探测模块连接，并控制所述脉冲光信号产生模块、所述连续光信号产生模块和所述探测模块之间的光信号传输。

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤温度和应变传感装置，其特征在于，包括控制模块、脉冲光信号产生模块、连续光信号产生模块、探测模块、测试光纤模块和波分复用器；所述脉冲光信号产生模块与所述测试光纤模块连接，所述连续光信号产生模块与所述测试光纤模块连接；所述脉冲光信号产生模块与所述连续光信号产生模块连接，所述脉冲光信号产生模块还通过所述波分复用器与所述探测模块连接；所述控制模块分别与所述脉冲光信号产生模块、所述连续光信号产生模块和所述探测模块连接，并控制所述脉冲光信号产生模块、所述连续光信号产生模块和所述探测模块之间的光信号传输。2.如权利要求1所述的一种分布式光纤温度和应变传感装置，其特征在于，所述测试光纤模块包括测试光纤。3.如权利要求2所述的一种分布式光纤温度和应变传感装置，其特征在于，所述脉冲光信号产生模块包括第一激光器、第一耦合器、第一调制器、第一光纤放大器、第一滤波器、偏振控制器和三端口环形器；所述第一激光器与所述第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端与所述第一调制器的输入端连接，所述第一调制器的输出端与所述第一光纤放大器的输入端连接，所述第一光纤放大器的输出端与所述第一滤波器的输入端连接，所述第一滤波器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述三端口环形器的第一端口连接，所述三端口环形器的第二端口与所述测试光纤的第一端口连接。4.如权利要求3所述的一种分布式光纤温度和应变传感装置，其特征在于，所述探测模块包括第一光开关、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集器、第二耦合器和低通滤波器；所述第一光开关的第一输出端与所述第二耦合器的第一输入端连接，所述第一光电探测器的输出端与所述数据采集器的第一输入端连接，所述第一光开关的第二输出端与所述第二光电探测器的输入端连接，所述第二光电探测器的输出端与所述数据采集器的第二输入端连接，所述第二耦合器的第一输出端和第二输出端分别与所述第三光电探测器的第一输入端和第二输入端连接，所述第三光电探测器的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与所述数据采集器的第三输入端连接。5.如权利要求4所述的一种分布式光纤温度和应变传感装置，其特征在于，所述连续光信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘航杰，谢怡敏，胡逸波，
申请(专利权)人：浙江杰昆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33