一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法技术

本发明专利技术公开了一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，属于光纤传感技术领域。本方法通过加入延时光纤形成具有重叠部分的两束探测光脉冲，从两束脉冲的瑞利散射光的干涉信号中，实现传感光纤上相位变化的解调，从而得到振动信息，实现了分布式多点传感。本系统省去了相干检测、干涉仪等结构，通过直接检测方式进行相位信息的提取,大大简化了系统配置，解调方式简单快速，降低了总体成本,提高了信噪比和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法
本专利技术属于光纤传感
，具体涉及一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法。
技术介绍
分布式光纤传感器由于可在大空间范围内进行测量，且具有灵敏度高、结构简单、使用方便等诸多优点，成为国内外安防、监测
的研究热点之一。其中基于OTDR的光纤分布式传感系统可以实现对外界振动时间位置的精确定位以及振动信息的提取，具有传感距离远、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小等优点，因此被广泛用于油气管线泄露探测、周边安全防护、结构健康检测等领域。在传统的OTDR光纤传感系统中，窄线宽激光器发出的连续光经过脉冲调制器和光放大器后，通过光环行器注入传感光纤，最后通过光电探测器探测光纤中的后向瑞利散射光。由于传统OTDR系统使用的是窄线宽激光器，散射光之间会产生干涉。假定传感光纤处于理想状态中，则经由传感光纤返回的后向瑞利散射波形应是不变的，如果在传感光纤上某点加入振动微扰，这将会导致该位置散射光的相位发生改变，由于干涉作用，其相应的后向瑞利散射光曲线也会发生变化，通过检测瑞利散射不同时刻对应的光强变化即可实现对外界振动事件的探测及定位。但传统的光纤传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取两条具有时间差的脉冲对，脉冲对产生的后向瑞利散射光场之间发生干涉；步骤2：确定干涉轨迹中振动事件发生的位置——扰动中心；步骤3：在扰动中心附近选取两个干涉点，根据两个干涉点的干涉光场推导出包含带解调相位信息的干涉光场强度；步骤4：计算两个干涉点的干涉光场强度和与干涉光场强度差；步骤5：对干涉光场强度和与干涉光场强度差的商作反三角函数变换，求得待解调相位和漂移相位；步骤6：分离待解调相位信息，实现分布式传感。

【技术特征摘要】
1.一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取两条具有时间差的脉冲对，脉冲对产生的后向瑞利散射光场之间发生干涉；步骤2：确定干涉轨迹中振动事件发生的位置——扰动中心；步骤3：在扰动中心附近选取两个干涉点，根据两个干涉点的干涉光场推导出包含带解调相位信息的干涉光场强度；步骤4：计算两个干涉点的干涉光场强度和与干涉光场强度差；步骤5：对干涉光场强度和与干涉光场强度差的商作反三角函数变换，求得待解调相位和漂移相位；步骤6：分离待解调相位信息，实现分布式传感。2.根据权利要求1所述的一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，其特征在于，所述步骤1-步骤6对应的装置包括：激光光源(1)、脉冲调制器(2)、光放大器EDFA(3)、耦合器一(4)、延时光纤(5)、耦合器二(6)、环形器(7)、传感光纤(8)、光电探测器(9)、信号采集与处理系统(10)和同轴电缆(11)；激光光源(1)、脉冲调制器(2)、光放大器(3)、耦合器一(4)、耦合器二(6)、环行器(7)和传感光纤(8)依次连接，耦合器一(4)与耦合器二(6)之间连接普通光纤和延时光纤(5)；环行器(7)还与光电探测器(9)、信号采集与处理系统(10)依次相连，脉冲调制器(2)通过同轴电缆(11)与信号采集与处理系统(10)相连；所述延时光纤(5)的长度可调，但延时时间不能超过光脉冲脉宽长度，以保证分出的两束光脉冲有重叠,同时需保证脉冲对间隔大于振动事件的干扰范围，且不超过相干长度，则能在该情况下进行相位解调；所述耦合器一(4)和耦合器二(6)分光比为1:1。3.根据权利要求1所述的一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，其特征在于，所述步骤1具体为：激光光源(1)发出的连续光经过脉冲调制器(2)调制为光脉冲信号；脉冲调制器(2)发出光脉冲信号经过放大器(3)进行功率放大后通过耦合器一(4)分成两路光；一路光通过延时光纤(5)进入耦合器二(6)，另一路光直接进入耦合器二(6)，两路光脉冲通过耦合器二(6)合成光脉冲对，再通过环形器(7)注入传感光纤(8)，在传感光纤(8)上发生后向瑞利散射信号干涉。4.根据权利要求1所述的一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，其特征在于，所述步骤2具体为：根据表达式：tn＝2nzn/c(1)其中n是传感光纤(8)折射率，c是真空光速，tn是光纤位置zn处产生的后向瑞利散射光到达光电探测器的时间，当信号采集与处理系统(10)通过光电探测器获得时域信号tn后，根据表达式(1)即可将时域信号的时间点映射到光纤上的各个位置点zn，最终表示成多条随光纤距离变化的散射强度轨迹，再将采集到的多条散射信号利用振幅差分算法实现振动定位，确定振动事件发生的位置，即扰动中心。5.根据权利要求1所述的一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤3.1：传感光纤(8)中一条后向瑞利散射光形成一条散射轨迹，将一条...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧中华，尹微，裴雪超，张婧蕾，温钟平，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51