混沌分布式光纤拉曼温度传感装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及分布式光纤传感领域，公开了一种混沌分布式光纤拉曼温度传感装置和方法，装置包括宽频混沌激光发生器，其发出激光经调制后变成脉冲信号，然后分为两束，其中一束作为参考光束被第二探测器探测；另一束作为探测光束经波分复用器后入射到传感光纤，产生的后向拉曼散射光经波分复用器、掺铒光纤放大器后，被第一探测器探测；数据采集卡采集两个光电探测器的探测信号后发送至计算机；计算机用于对混沌拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构，进行时域相关压缩运算，进而定位和解调光纤沿线的温度突变点信息。本发明专利技术可以达到毫米量级的空间分辨率，提高了系统的信噪比，温度精度且无需定标过程。且无需定标过程。且无需定标过程。

【技术实现步骤摘要】
混沌分布式光纤拉曼温度传感装置及方法


[0001]本专利技术涉及分布式光纤传感领域，具体是一种基于时域相关压缩的分布式光纤拉曼传感装置和方法，其空间分辨率可达毫米量级。

技术介绍

[0002]分布式光纤拉曼传感系统可以连续测量传感光纤沿线的分布式温度特征信息。在分布式光纤拉曼传感系统中，传感光纤沿线的环境温度可以对光纤中的拉曼散射光进行强度调制，系统通过采集这些携带着温度信息的拉曼散射光，经过解调就可以得到传感光纤沿线的温度变化情况。分布式光纤拉曼传感系统具有环境适应能力强、抗电磁干扰、检测范围大、温度精度高等优点，因此被广泛应用于煤矿、油气管道、桥梁、建筑等温度安全监测领域。
[0003]在分布式光纤拉曼传感系统中，空间分辨率是一项主要的技术指标，可以反映测温系统中能够分辨光纤温度变化的最小长度。该系统所用探测信号为脉冲信号，定位原理为脉冲时间飞行法，这种方法采集得到的拉曼后向散射信号并非传感光纤L位置点的光强信息，而是大小为半个脉冲宽度的一段传感光纤上的光强信息叠加，这使得传统分布式拉曼传感系统空间分辨率受限于脉冲宽度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混沌分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于，包括半导体激光器（1），环形器（2），耦合器（3），偏振控制器（4），衰减器（5），隔离器（6），调制器（7），脉冲信号发生器（8），光纤耦合器（9），波分复用器（10），传感光纤（11），掺铒光纤放大器（12），第一光电探测器（13），第二光电探测器（14），数据采集卡（15）和计算机（16）；所述半导体激光器1发出的激光经环形器（2）、耦合器（3）后分为两路，一路光经偏振控制器（4）、衰减器（5）后形成混沌光，然后经环形器（2）回到半导体激光器（1），使半导体激光器（1）输出混沌光，混沌光经环形器（2）、耦合器（3）、隔离器6后入射到声光调制器（7），经声光调制器（7）之后变成脉冲信号，然后经光纤耦合器（9）分为两束，其中一束作为参考光束被第二探测器（14）探测；另一束作为探测光束经波分复用器（10）后入射到传感光纤（11），在传感光纤（11）中产生的后向拉曼散射光经波分复用器（10）、掺铒光纤放大器（12）后，被第一探测器（13）探测；数据采集卡（15）采集第一光电探测器（13），第二光电探测器（14）的探测信号后发送至所述计算机（16）；所述计算机（16）用于对混沌拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构，得到短尺度下的混沌拉曼后向散射信号，并通过将混沌脉冲参考信号和重构混沌拉曼后向散射信号进行时域相关压缩运算，进而定位和解调光纤沿线的温度突变点信息。2.根据权利要求1所述的一种混沌分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于，半导体激光器（1）的工作波长为1550nm。3.根据权利要求1所述的一种混沌分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于，光纤耦合器（9）的分光比为1:99，其中参考光为1，探测光为99，耦合器（3）的分光比为50:50。4.一种混沌分布式光纤拉曼温度传感方法，采用权利要求1所述的一种混沌分布式光纤拉曼温度传感装置实现，其特征在于，包括以下步骤：S1、搭建传感装置，并进行混沌脉冲参考信号I
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和混沌拉曼后向散射信号I
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（L）的数据采集；I
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（L）表示传感光纤L位置处的混沌拉曼后向散射信号强度；S2、对混沌拉曼后向散射信号进行时域差分信号重构；S3、根据混沌脉冲参考信号和时域差分信号重构混沌拉曼后向散射信号，进行短尺度时域相关压缩系数的运算；S4、寻找短尺度时域相关压缩系数的正峰值和负峰值，分别对应的延时采样点个数a0和a1，并计算温度突变位置，温度突变区域长度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明江，周新新，薛晓辉，李健，张建忠，许扬，余涛，于福浩，冯凯，尹子彤，王晨懿，程姿嘉，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：