分布式光纤传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种分布式光纤传感装置，所述分布式光纤传感装置包括环回光纤、光纤环形器和探测器；第一光源发出的脉冲激光经所述光纤环形器进入所述环回光纤，脉冲激光的背向散射光被所述探测器接收；第二光源发出的连续激光进入所述环回光纤，连续激光经所述光纤环形器被所述探测器接收；所述环回光纤内正向传输的脉冲激光在阻断器处被阻断，所述环回光纤内反向传输的连续激光穿过所述阻断器。本实用新型专利技术具有有效检测距离长、检测耗时短等优点。

【技术实现步骤摘要】
分布式光纤传感装置
本技术涉及温度及应变检测，特别涉及利用光纤感知外界温度和/或应变的装置。
技术介绍
分布式光纤传感技术具有连续分布式检测、检测距离长、定位精确、测量信息丰富、本质安全、低成本等优势，在电力、石油、桥梁、隧道、边坡等领域得到了广泛应用。在各类光纤传感技术中，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感装置是一种新型的传感装置，它直接利用光纤作为传感元件，“传”“感”合一，可以感知光纤沿线的温度和/或应变。该分布式光纤传感装置包括光源、光纤环形器、光纤和探测器，光源发出的激光经光纤环形器后耦合进入光纤，激光在光纤中传输过程中会产生各种散射效应，其中背向布里渊散射的频移和光纤沿线的温度和/或应变相关，光纤中的背向散射光经光纤环形器后被探测器所检测，从而获知光纤沿线的温度、应变分布和位置信息等。有效检测距离是分布式光纤传感技术的核心指标之一。随着有效检测距离的增加，由于光纤存在传输损耗，光纤尾端的散射信号越小，甚至达不到检测要求，即限制了有效检测距离的提升。为了提升有效检测距离，潜在的方案分别有：1.提高进入光纤的功率；提高进入光纤的功率，则会导致非线性效应的出现，进而影响测量。为了防止非线性效应的出现，进入光纤的功率不能太大；并且距离越长，允许进入光纤的功率反而越低，这将进一步缩短有效检测距离。2.提升探测器的性能，实现更高的信噪比；提升探测器的性能比较困难，代价也高，该方案一般不考虑。3.增加脉冲激光的脉冲宽度；增加脉冲激光的脉冲宽度会牺牲空间分辨率，也就是说脉冲激光的宽度不能一味增加。4.增加累加平均次数；明显地，增加累加平均次数会增加测量时间，也就是说受测量时间所限累加平均次数也不能一味增加。目前，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感装置最长的有效检测距离仅有75公里，尚无法完全满足电力、石油等领域的应用需求。
技术实现思路
为解决上述现有技术方案中的不足，本技术提供了一种有效检测距离长、检测耗时短的分布式光纤传感装置。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：分布式光纤传感装置，包括环回光纤、光纤环形器和探测器，所述分布式光纤传感装置还包括：第一光源，所述第一光源发出的脉冲激光经所述光纤环形器后进入所述环回光纤；第二光源，所述第二光源发出的连续激光进入所述环回光纤；阻断器，所述环回光纤内正向传输的脉冲激光在所述阻断器处被阻断，所述环回光纤内反向传输的连续激光穿过所述阻断器后经所述光纤环形器被所述探测器接收。本方案中，所述第一光源发出的脉冲激光在所述环回光纤内正向传输，并在所述阻断器处被阻断，此时所述第一光源发出的脉冲激光的传输距离小于所述环回光纤的总长度。而脉冲激光的传输距离越小，则意味着允许进入所述环回光纤的功率可以更高，此时环回光纤的散射信号会更强，可以提升有效检测距离；另一方面，脉冲激光的传输距离越小，则意味着脉冲激光的重复频率可以更大，此时在相同测量时间内可以累加平均的次数更多，进一步提升有效检测距离。更进一步，所述第一光源、第二光源、光纤环形器及探测器均处于检测端，所述环回光纤处于传感区域，所述阻断器处于环回光纤的光路上。作为优选，所述分布式光纤传感装置还包括：光放大器，所述光放大器处于所述阻断器的上游或下游的光路上，所述环回光纤内反向传输的连续激光的功率被所述光放大器提高。所述光放大器为掺铒光纤放大器EDFA或者半导体光放大器SOA。作为优选，所述阻断器内置在所述光放大器，方便现场部署。所述阻断器为单向双级光纤隔离器或者光纤环形器。所述第一光源和第二光源的光频率差为8～14GHz，并且一个光源的光频率固定不变，另外一个光源的光频率周期性逐步变化，从而覆盖环回光纤的布里渊频谱。更进一步，本方案还提供一种低成本的多通道分布式光纤传感装置，所述分布式光纤传感装置包括环回光纤、光纤环形器、探测器、第一光源、第二光源、阻断器和光放大器，所述分布式光纤传感装置还包括：第一光开关、第二光开关、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器；所述第一光源依次经所述光纤环形器、所述第一光开关后进入多个所述环回光纤；所述第二光源经所述第二光开关后进入多个所述环回光纤；多个所述环回光纤分别经所述第一光纤耦合器合束后进入所述阻断器、所述光放大器，并经所述第二光纤耦合器分束后连接多个所述环回光纤。与现有技术相比，本技术具有的有益效果为：1.有效检测距离长；创造性地提出了在环回光纤中间增加阻断器，实现第一光源发出的脉冲激光的阻断，阻断器阻止了环回光纤内脉冲激光的进一步传输，也即缩短了脉冲激光的传输距离，意味着可以提高脉冲激光的功率以及提高脉冲激光的重复频率，前者使得环回光纤的散射信号更强，后者使得在相同测量时间内累加平均的次数更多，两者均可有效提升有效检测距离。实验表明，同样的光源、光纤和探测器，通过阻断器的设置，可以将有效检测距离提升到120公里以上，显著地提升了有效检测距离；2.测量时间更短；脉冲激光的传输距离缩短，脉冲激光的重复频率更大，相同累加平均次数下所需的测量时间更短。3.成本更低；通过第一光纤耦合器、第二光纤耦合器的合束/分束，复用阻断器和光放大器，降低多通道分布式光纤传感装置的成本。附图说明参照附图，本技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本技术的技术方案，而并非意在对本技术的保护范围构成限制。图中：图1是根据本技术实施例1的分布式光纤传感装置的结构简图；图2是根据本技术实施例2的分布式光纤传感装置的结构简图；图3是根据本技术实施例4的分布式光纤传感装置的结构简图。具体实施方式图1-3和以下说明描述了本技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本技术。为了教导本技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本技术的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本技术的多个变型。由此，本技术并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。实施例1：图1示意性地给出了本技术实施例的分布式光纤传感装置的结构简图，如图1所示，所述分布式光纤传感装置包括：环回光纤41，如一根不小于双芯光纤的光缆，光缆的长度为100公里，光缆的远端将该双芯光纤熔接在一起，构成环回光纤41，此时环回光纤41的总长度为200公里；光纤环形器21，如三端口光纤环形器，入射激光从第一端口进入后到达第二端口，背向散射光从第二端口进入后到达第三端口；探测器31，如InGaAs光电探测器，用于检测环回光纤41的背向散射光，将背向散射光转换为电信号以实现采集及分析处理；上述环回光纤、光纤环形器和探测器均是本领域的现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.分布式光纤传感装置，包括环回光纤、光纤环形器和探测器；其特征在于：所述分布式光纤传感装置还包括：/n第一光源，所述第一光源发出的脉冲激光经所述光纤环形器后进入所述环回光纤；/n第二光源，所述第二光源发出的连续激光进入所述环回光纤；/n阻断器，所述环回光纤内正向传输的脉冲激光在所述阻断器处被阻断，所述环回光纤内反向传输的连续激光穿过所述阻断器后经所述光纤环形器被所述探测器接收。/n

【技术特征摘要】
1.分布式光纤传感装置，包括环回光纤、光纤环形器和探测器；其特征在于：所述分布式光纤传感装置还包括：
第一光源，所述第一光源发出的脉冲激光经所述光纤环形器后进入所述环回光纤；
第二光源，所述第二光源发出的连续激光进入所述环回光纤；
阻断器，所述环回光纤内正向传输的脉冲激光在所述阻断器处被阻断，所述环回光纤内反向传输的连续激光穿过所述阻断器后经所述光纤环形器被所述探测器接收。


2.根据权利要求1所述的分布式光纤传感装置，其特征在于：所述第一光源、第二光源、光纤环形器及探测器均处于检测端，所述环回光纤处于传感区域，所述阻断器处于环回光纤的光路上。


3.根据权利要求1所述的分布式光纤传感装置，其特征在于：所述分布式光纤传感装置还包括：光放大器，所述光放大器处于所述阻断器的上游或下游的光路上。


4.根据权利要求3所述的分布式光纤传感装置，其特征在于：所述光放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂勤昌，张春艳，卢海洋，
申请(专利权)人：杭州光传科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33