本发明专利技术公开了一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，包括上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器、第一马赫增德尔调制器、第二掺铒光纤放大器、第二光环形器、光隔离器、第四偏振控制器，经第二光耦合器后一路经起偏器后进入测试光纤测量动态物理量，另一路进入接收端作为对数归一化的参考；下支路连续光依次经第一偏振控制器、第二马赫增德尔调制器、第一掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、第一光环形器后进入测试光纤；在接收端，上支路中另一路光经可调光衰减器、第一光电探测器后进入示波器；本发明专利技术对动态物理量测量的采样率不再受光纤长度的制约，对各种光纤非线性及非本地效应具有很好的鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器
本专利技术涉及分布式光纤传感技术，具体涉及一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器。
技术介绍
近年来，随着高铁、大型基础设施建筑等的高速发展，其安全性越来越成为各界关注的焦点，从而使得分布式动态传感器越来越受到重视。分布式光纤传感技术由于其本身独特的优点，使得其可在长距离、恶劣环境下对外界信息进行精确感知。作为众多分布式光纤动态传感器之一，基于受激布里渊散射的分布式动态光纤传感器收到了广泛的关注和深入的研究。目前，布里渊动态光纤传感器主要在缩短布里渊增益谱获取时间、减少曲线平均时间，以最少平均次数获取最佳偏振衰落消除效果等方面取得了进展。从而提高了动态测量采样率。然而，目前对于布里渊动态传感器的研究仍然是在短距离上进行，原因是随着光纤长度的增加，脉冲重复率必须下降以避免传感信息串扰。另外，随着光纤长度的增加，泵浦损耗加剧引起的非本地效应严重影响测量准确度。虽然，降低探测光功率可缓解非本地效应，但由此引来的信噪比下降将导致平均次数的增多和动态测量采样率的进一步降低。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题提出一种可突破光纤长度限制且具有抗非本地效应能力的布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器。本专利技术采用的技术方案是：一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，包括用于产生跳频探测光的上支路和用于产生跳频泵浦光的下支路；可调谐激光器输出的连续光经第一光耦合器后分为上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器、第一马赫增德尔调制器、第二掺铒光纤放大器、第二光环形器、光隔离器、第四偏振控制器，经第二光耦合器后一路经起偏器后进入测试光纤测量动态物理量，另一路进入接收端作为对数归一化的参考；下支路连续光依次经第一偏振控制器、第二马赫增德尔调制器、第一掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、第一光环形器后进入测试光纤；在接收端，上支路中另一路光经可调光衰减器、第一光电探测器后进入示波器；第一光环形器的3出口连接第二光电探测器后连接到示波器；第二马赫增德尔调制器通过任意波发生器产生的电跳频脉冲信号驱动；第一马赫增德尔调制器通过任意波发生器产生的低频跳频连续电信号和微波发生器产生的高频连续电信号混频生成的连续高频连续电信号驱动。进一步的，所述第二光环形器连接光纤布拉格光栅。进一步的，所述任意波发生器和第二马赫增德尔调制器之间还设置有第一低噪声电放大器。进一步的，任意波发生器产生的低频跳频连续电信号和微波发生器产生的高频连续电信号通过混频器混频；混频器和任意波发生器之间设置有第二低噪声电放大器；混频器和第一马赫增德尔调制器之间依次设置有第三低噪声电放大器和带通滤波器。进一步的，所述第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器均工作在载波抑制双边带调制模式。基于布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器的探测光偏置追踪的对数归一化方法，上支路的调跳频探测光经第二光耦合器分为两路；其中一路进入测试光纤采集动态温度或应变信号后进入接收端；另一路直接进入接收端作为探测光偏置参考；将两路信号作除并进行对数归一化处理。基于布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器的数字反馈调节方法，其特征在于，根据上一次第二马赫增德尔调制器产生的跳频泵浦光脉冲间峰值增益的差异对导入任意波形发生器的数字进行多次反向调节，消除光脉冲间峰值增益差异。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过采用跳频探测及泵浦光使受激布里渊散射在光纤特定位置周期性重复发生，动态测量采样率可在突破光纤长度限制的同时避免传感信息串扰；(2)本专利技术对动态物理量的测量采样率可通过调节跳频探测及泵浦光的跳频频率数量实现任意调节。(3)本专利技术中由于受激布里渊散射作用长度的缩短，非本地效应得到有效抑制，可采用更高功率的探测光以提升信噪比及动态测量采样率。(4)本专利技术由于可通过直接探测及低采样率数据采集设备采集传感信息，因此数据量低、潜在实时性好；(5)本专利技术具有良好的兼容性，在其他基于受激布里渊散射效应的光纤传感器中提出的提升动态测量采样率的方法大部分都可以与本专利技术的布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器结合，从而进一步提升动态测量采样率。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术实施例中的布里渊增益谱分布测试结果；a采用本专利技术对数归一化方法用于现有布里渊光时域分析BOTDA传感器的布里渊增益谱分布；b为本专利技术对数归一化方法和传统对数归一化方法100m处布里渊增益谱分布对比示意图。图3为本专利技术实施例的布里渊增益谱分布测试结果；a1为本专利技术4-频率布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器在0到245m处的布里渊增益分布；a2为本专利技术4-频率布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器在95到350m处的布里渊增益分布；a3为本专利技术4-频率布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器在755到1000m处的布里渊增益分布；b1为本专利技术10-频率布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器在0到92m处的布里渊增益分布；b2为本专利技术10-频率布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器在92到194m处的布里渊增益分布；b3为本专利技术10-频率布里渊光时域对撞机分布式光纤传感器在908到1000m处的布里渊增益分布。图4为传统布里渊光时域分析、本专利技术所提出的4-频率及10-频率布里渊光时域对撞机在光纤尾端处的加预应力测试结果图；a为总体布里渊增益谱，b为部分布里渊增益谱放大图。图5为本采用传统布里渊光时域分析、本专利技术所提出的4-频率及10-频率布里渊光时域对撞机测量的动态应变对应的结果图；a为三种方法测出的动态应变的对比示意图，b为在10到30μs范围内的放大图。图6为本采用传统布里渊光时域分析、本专利技术所提出的4-频率及10-频率布里渊光时域对撞机测量的动态应变对应的频谱图。图中：1-可调谐激光器，2-第一光耦合器，3-第三偏振控制器，4-第一马赫增德尔调制器，5-第二掺铒光纤放大器，6-连接光纤布拉格光栅，7-第二光环形器，8-光隔离器，9-第四偏振控制器，10-任意波发生器，11-微波发生器，12-混频器，13-第三低噪声电放大器，14-带通滤波器，15-第二低噪声电放大器，16-第一低噪声电放大器，17-第二马赫增德尔调制器，18-第一掺铒光纤放大器，19-第二偏振控制器，20-第一光环形器，21-测试光纤，22-起偏器，23-第二光耦合器，24-可调光衰减器，25-第一光电探测器，26-第二光电探测器，27-示波器，28-第一偏振控制器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，包括用于产生跳频探测光的上支路和用于产生跳频泵浦光的下支路；可调谐激光器1输出的连续光经第一光耦合器2后分为上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器3、第一马赫增德尔调制器4、第二掺铒光纤放大器5、第二光环形器7、光隔离器8、第四偏振控制器9，经第二光耦合器23后一路经起偏器22后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，其特征在于，包括用于产生跳频探测光的上支路和用于产生跳频泵浦光的下支路；可调谐激光器(1)输出的连续光经第一光耦合器(2)后分为上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器(3)、第一马赫增德尔调制器(4)、第二掺铒光纤放大器(5)、第二光环形器(7)、光隔离器(8)、第四偏振控制器(9)，经第二光耦合器(23)后一路经起偏器(22)后进入测试光纤(21)测量动态物理量，另一路进入接收端作为对数归一化的参考；下支路连续光依次经第一偏振控制器(28)、第二马赫增德尔调制器(17)、第一掺铒光纤放大器(18)、第二偏振控制器(19)、第一光环形器(20)后进入测试光纤(21)；在接收端，上支路中另一路光经可调光衰减器(24)、第一光电探测器(25)后进入示波器(27)；第一光环形器(20)的3出口连接第二光电探测器(26)后连接到示波器(27)；第二马赫增德尔调制器(17)通过任意波发生器(10)产生的电跳频脉冲信号驱动；第一马赫增德尔调制器(4)通过任意波发生器(10)产生的低频跳频电脉冲和微波发生器(11)产生的高频连续电信号混频生成的连续高频电脉冲信号驱动。/n...
【技术特征摘要】
1.一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，其特征在于，包括用于产生跳频探测光的上支路和用于产生跳频泵浦光的下支路；可调谐激光器(1)输出的连续光经第一光耦合器(2)后分为上支路和下支路；上支路连续光依次经第三偏振控制器(3)、第一马赫增德尔调制器(4)、第二掺铒光纤放大器(5)、第二光环形器(7)、光隔离器(8)、第四偏振控制器(9)，经第二光耦合器(23)后一路经起偏器(22)后进入测试光纤(21)测量动态物理量，另一路进入接收端作为对数归一化的参考；下支路连续光依次经第一偏振控制器(28)、第二马赫增德尔调制器(17)、第一掺铒光纤放大器(18)、第二偏振控制器(19)、第一光环形器(20)后进入测试光纤(21)；在接收端，上支路中另一路光经可调光衰减器(24)、第一光电探测器(25)后进入示波器(27)；第一光环形器(20)的3出口连接第二光电探测器(26)后连接到示波器(27)；第二马赫增德尔调制器(17)通过任意波发生器(10)产生的电跳频脉冲信号驱动；第一马赫增德尔调制器(4)通过任意波发生器(10)产生的低频跳频电脉冲和微波发生器(11)产生的高频连续电信号混频生成的连续高频电脉冲信号驱动。
2.根据权利要求1所述的一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，其特征在于，所述第二光环形器(7)连接光纤布拉格光栅(6)。
3.根据权利要求1所述的一种布里渊光时域对撞机型分布式光纤传感器，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫连山，周银，何海军，李宗雷，张信普，潘炜，
申请(专利权)人：安捷光通科技成都有限公司，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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