【技术实现步骤摘要】
分布式相位敏感光时域反射仪传感系统及相位提取方法
本专利技术涉及分布式光纤传感
，特别是指一种分布式相位敏感光时域反射仪传感系统及相位提取方法。
技术介绍
随着科学技术及工程建设的蓬勃发展，电网中的电缆与通信网中的光缆遍布在各个角落，例如，跨海大桥。这些工程往往横跨几十甚至上百公里，单单依靠人力对这些大型工程的安防及扰动监测是远远不够的，相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)技术可以代替人力实现长距离的安防及扰动监测。通过分析Φ-OTDR传感系统接收的瑞利散射光，可以实现探测距离内的扰动信号定位以及其相位提取。目前，Φ-OTDR传感系统中使用的调制器多种多样，如光纤声光调制器(AOM)、电光调制器(Electro-OpticModulator，EOM)等将连续的激光调制成脉冲光。EOM采用同相/正交(IQ)调制，调制方式复杂，并且EOM的消光比较小，很容易造成Φ-OTDR传感系统扰动的误判，影响扰动信号的定位结果，更进一步影响扰动信号的相位提取及分析；因此，现有技术中，常用AOM与平衡光电探测器(BPD)结合，利用外差相...
【技术保护点】
1.一种分布式相位敏感光时域反射仪传感系统，其特征在于，包括：窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、环形器、第二耦合器、光电探测器和数字信号处理器；其中，/n窄线宽激光器，用于发射激光并将发射的激光通过第一耦合器分成两路，其中，一路作为信号光被声光调制器调制成脉冲光并在声光调制器频移的作用下成为单边带信号，作为单边带信号的脉冲光经过环形器注入传感光纤，从传感光纤反射回的瑞利散射光通过环形器输出；另一路作为本振光发送至第二耦合器；/n第二耦合器，用于对本振光和环形器输出的瑞利散射光进行混频，混频之后的光信号通过单个光电探测器进行光电转换；其中，混频之后的光信号为单边带信号；/...
【技术特征摘要】
1.一种分布式相位敏感光时域反射仪传感系统，其特征在于，包括：窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、环形器、第二耦合器、光电探测器和数字信号处理器；其中，
窄线宽激光器，用于发射激光并将发射的激光通过第一耦合器分成两路，其中，一路作为信号光被声光调制器调制成脉冲光并在声光调制器频移的作用下成为单边带信号，作为单边带信号的脉冲光经过环形器注入传感光纤，从传感光纤反射回的瑞利散射光通过环形器输出；另一路作为本振光发送至第二耦合器；
第二耦合器，用于对本振光和环形器输出的瑞利散射光进行混频，混频之后的光信号通过单个光电探测器进行光电转换；其中，混频之后的光信号为单边带信号；
数字信号处理器，用于对光电转换后的电信号进行带通滤波并取滤波后电信号中的一个边带，对提取的边带进行数字信号处理，得到光纤扰动信号的位置及相位。
2.根据权利要求1所述的分布式相位敏感光时域反射仪传感系统，其特征在于，所述系统还包括：第一掺铒光纤放大器和第一带通滤波器；
所述第一掺铒光纤放大器，用于对作为单边带信号的脉冲光进行功率放大；
所述第一带通滤波器，用于对放大后的脉冲光进行滤波处理，滤波后的脉冲光经过环形器注入传感光纤。
3.根据权利要求1所述的分布式相位敏感光时域反射仪传感系统，其特征在于，所述系统还包括：第二掺铒光纤放大器和第二带通滤波器；
所述第二掺铒光纤放大器，用于对环形器输出的瑞利散射光进行功率放大；
所述第二带通滤波器，用于对放大后的瑞利散射光进行滤波处理，滤波后的瑞利散射光输入至第二耦合器。
4.一种应用于权利要求1所述传感系统的相位提取方法，其特征在于，包括：
在发送端，通过声光调制器将信号光调制成脉冲光，脉冲光经过环形器注入传感光纤，从传感光纤反射回的瑞利散射光通过环形器输出；其中，脉冲光在声光调制器频移的作用下成为单边带信号；
在接收端，将本振光和环形器输出的瑞利散射光在第二耦合器中进行混频，其中，混频之后的光信号为单边带信号，混频之后的光信号通过单个光电探测器进行光电转换，对光电转换后的电信号进行带通滤波并取滤波后电信号中的一个边带，对提取的边带进行数字信号处理，得到光纤扰动信号的位置及相位。
5.根据权利要求4所述的相位提取方法，其特征在于，所述脉冲光经过环形器注入传感光纤，从传感光纤反射回的瑞利散射光通过环形器输出包括：
将调制后的脉冲光通过放大、带通滤波之后经过环形器注入传感光纤，从传感光纤反射回的瑞利散射光sRBS(t)的时域表达式为：
其中，t为时间，As(t)为瑞利散射光的幅值，f0为窄线宽激光器的频率，fb为声光调制器的频移量，为瑞利散射光...
【专利技术属性】
技术研发人员：周娴，吴钦，王鲲，刘晓军，霍佳皓，苑金辉，隆克平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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