一种基于泵浦光扫频的时频复用BOTDA系统及传感方法技术方案

本发明专利技术涉及布里渊型分布式光纤传感系统，具体是一种基于泵浦光扫频的时频复用高信噪比BOTDA系统，包括窄线宽激光器、边带调制器、分束器、传感光纤、单边带调制仪、脉冲光信号调制器、第一光环形器、第二光环形器、时域延迟阵列、时域补偿阵列、第三光环形器、光电探测器和数据采集卡。本发明专利技术通过调制激光器产生具有多个频率分量的频率梳光信号，并对泵浦光信号中各个频率分量分别进行高/低频单边带调制和扫频，然后通过时域延迟对不同频率分量的脉冲光信号进行时域延迟后与探测光信号发生受激布里渊作用并分别获取布里渊增益谱和损耗谱，最后经过数据叠加处理使得系统信噪比提升为传统BOTDA系统的2N倍。本发明专利技术适用于分布式光纤传感领域。传感领域。传感领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泵浦光扫频的时频复用BOTDA系统及传感方法


[0001]本专利技术涉及分布式光纤传感系统，具体是一种基于泵浦光扫频的时频复用高信噪比BOTDA系统及传感方法。

技术介绍

[0002]与传统电学传感器相比，分布式光纤传感器集信息传感与传输为一体，具有传感距离长、测量精度高、抗电磁干扰等优势，在过去几十年被大量研究。分布式光纤传感器可以通过感知外界环境中众多物理、化学参量来监测基础设施的结构健康状况，被广泛应用于桥梁、边坡、输油管道以及输电线路等设施的安全监测。分布式光纤传感器的传感范围及性能主要取决于信噪比，其与采集到的散射光功率值有关，较低的信噪比限制了传感距离的长度。在众多分布式光纤传感器中布里渊光时域分析（BOTDA）技术具有长距离，高精度和高信噪比等鲜明特征，所以本专利技术基于布里渊光时域分析技术提升系统信噪比，增加传感范围。
[0003]为了提高BOTDA系统的信噪比和测量精度，已提出的方案有基于平衡探测技术的BOTDA系统（Alejandro Dom
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于泵浦光扫频的时频复用BOTDA系统，其特征在于，包括窄线宽激光器（1）、边带调制器（2）、分束器（4）、传感光纤（8）、单边带调制仪（9）、脉冲光信号调制器（11）、第一光环形器（13）、第二光环形器（14）、时域延迟阵列、时域补偿阵列、第三光环形器（15）、光电探测器（22）和数据采集卡（23）；所述窄线宽激光器（1）发出的激光经边带调制器（2）进行调制获得2N+1个功率相同，频率分量不同的频率梳光信号，然后经分束器（4）分为两束，其中一束作为探测光进入传感光纤（8），另一束作为泵浦光依次经单边带调制仪（9）进行单边带调制并扫频，脉冲光信号调制器（11）调制为泵浦脉冲光信号后，经第一光环形器（13）入射到时域延迟阵列，反射得到多个不同频率分量且具有时间间隔的脉冲信号返回第一光环形器（13）、经第二光环形器（14）后反向进入传感光纤（8），与探测光发生受激布里渊作用；从传感光纤（8）中输出的后向散射光经第二光环形器（14）、第三光环形器（15）后入到到时域补偿阵列，经时域补偿阵列反射后，返回第三光环形器（15）后并经光电探测器（22）探测，探测信号经数据采集卡（23）采集；所述时域延迟阵列包括2N+1个通过光纤连接的布拉格光栅，所述时域补偿阵列包括2N+1个通过光纤连接的布拉格光栅，所述时域补偿阵列用于补偿时域延迟阵列产生的时间延迟，N为大于零的正整数。2.根据权利要求1所述的一种基于泵浦光扫频的时频复用BOTDA系统，其特征在于，所述边带调制器（2）为马赫—曾德尔调制器，其通过第一微波信号源（3）驱动，所述单边带调制仪（9）为电控单边带调制仪，通过第二微波信号源（10）驱动。3.根据权利要求1所述的一种基于泵浦光扫频的时频复用高信噪比BOTDA系统，其特征在于，N的取值为1。4.根据权利要求1所述的一种基于泵浦光扫频的时频复用BOTDA系统，其特征在于，所述分束器（4）为光纤耦合器，所述光放大器（5）为连续光放大器。5.根据权利要求1所述的一种基于泵浦光扫频的时频复用BOTDA系统，其特征在于，还包括设置在探测光路上的光放大器（5）、光扰偏器（6）、光隔离器（7）和设置在泵浦光路的脉冲光放大器（12），所述光放大器（5）、光扰偏器（6）、光隔离器（7）依次设置在分束器（4）与传感光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明江，刘靖阳，王涛，张倩，赵婕茹，陈欢，张建忠，乔立君，高少华，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：