一种基于OFDR技术的光纤传感系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于OFDR技术的光纤传感系统，包括：OFDR传感设备及数据处理中心，所述OFDR传感设备包括依次通过第一传输光纤连接的可调谐激光器、第一耦合器、辅助干涉仪、第二耦合器、第三耦合器及光纤环形器，还包括通过第二传输光纤连接的波分复用器及模式匹配器，待测光纤的芯径大于第一传输光纤的芯径，第二传输光纤芯径等于待测光纤芯径；所述OFDR传感设备用于产生拍频干涉信号及外部时钟信号；所述数据处理中心用于得到待测光纤的传感数据。本实用新型专利技术能够解决光纤传感系统中瑞利散射信号从大芯径光纤到小芯径光纤的插入损耗问题。入损耗问题。入损耗问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OFDR技术的光纤传感系统


[0001]本技术涉及光纤传感
，具体而言，涉及一种基于OFDR技术的光纤传感系统。

技术介绍

[0002]光纤传感技术是指光在光纤中传输时，光的强度、波长、相位、频率等特性会随外界施加应力、温度的变化而发生改变；将光信号转化为电信号，使用特定算法对数字信号进行数据解调，就能获得外界的变化情况，起到传感器的作用。光频域反射仪(OFDR)是一种具有高空间分辨率，高传感灵敏度和高定位精度等特点的分布式光纤传感器。
[0003]现有技术中，OFDR系统的应用场景主要基于单模光纤进行传感，传感方法是通过将泵浦光和OFDR系统的测试光各自接入单模波分复用器的两个输入端，然后将输入端的两种光信号复用到一根待测GDF光纤中，使两种光信号各自传输。由于待测GDF光纤的芯径大于单模光纤的芯径，需要在所述单模波分复用器与所述待测GDF光纤之间连接模式匹配器。
[0004]然而，当待测GDF光纤产生背向瑞利散射信号需反向传输时，由于模式匹配器为单向传输，会出现逆向插入损耗的问题，从而造成背向瑞利散射信号的衰减，影响传感结果。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种基于OFDR技术的光纤传感系统，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：
[0006]根据本技术的具体实施方式，一种基于OFDR技术的光纤传感系统，包括：OFDR传感设备及数据处理中心，其中，所述OFDR传感设备包括可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤环形器、波分复用器以及模式匹配器；其中，所述可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤环形器之间通过第一传输光纤连接；
[0007]所述波分复用器的一端通过第二传输光纤连接所述光纤环形器，另一端连接待测光纤；
[0008]所述模式匹配器的一端通过第二传输光纤连接所述光纤环形器，另一端通过所述第一传输光纤连接所述第三光纤耦合器；其中，所述待测光纤的芯径大于所述第一传输光纤的芯径，所述第二传输光纤的芯径等于所述待测光纤的芯径；
[0009]所述OFDR传感设备用于产生拍频干涉信号及外部时钟信号；所述数据处理中心用于接收所述拍频干涉信号及外部时钟信号，并进行处理，得到所述待测光纤的传感数据。
[0010]可选的，所述第一传输光纤的芯径范围为9μm～10μm。
[0011]可选的，所述第二传输光纤的芯径范围为20μm～100μm。
[0012]可选的，所述第二传输光纤与所述待测光纤为无源GDF单模双包层光纤。
[0013]可选的，所述辅助干涉仪为马赫
‑
曾德尔干涉仪。
[0014]可选的，所述模式匹配器用于将所述待测光纤返回的背向瑞利散射信号进行转
换，并通过所述第一传输光纤传输至所述第三光纤耦合器。
[0015]可选的，所述光纤传感系统进一步包括，在所述波分复用器与所述待测光纤之间接入泵浦光源，所述泵浦光源用于向所述待测光纤输入需要传输的光信号。
[0016]可选的，所述第二光纤耦合器用于将所述第一光纤耦合器输出的扫频光信号分为两路，一路进入所述第三光纤耦合器，一路进入所述待测光纤产生背向瑞利散射信号，所述背向瑞利散射信号与扫频光信号在所述第三光纤耦合器进行混频，产生拍频干涉信号。
[0017]可选的，所述第三光纤耦合器为50:50光纤耦合器。
[0018]可选的，所述数据处理中心包括依次连接的光电转换模块、数据采集模块以及数据处理模块，其中，所述光电转换模块用于将所述第三光纤耦合器输出的拍频干涉光信号转换为电信号，所述数据采集模块用于基于所述外部时钟信号采集所述拍频干涉光信号，所述数据处理模块用于控制所述数据采集模块进行采集并对采集的所述拍频干涉信号进行处理，获得每个所述待测光纤的传感结果。
[0019]本技术实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
[0020]本技术提供了一种光纤传感系统，通过改变传统OFDR传感系统中传输光纤的芯径大小及模式匹配器的连接关系，解决了OFDR传感系统中瑞利散射信号从大芯径进入小芯径的插入损耗问题，能够提高传感效率。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0022]图1示出了根据本技术实施例的光纤传感系统的整体示意图；
[0023]图2示出了根据本技术实施例的数据处理中心的具体结构示意图；
[0024]图3示出了根据本技术实施例的数据处理模块执行处理过程的原理示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
[0027]应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0028]应当理解，尽管在本技术实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，
但不应限于这些术语。
[0029]还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0030]下面结合附图详细说明本技术的可选实施例。
[0031]如图1所示，根据本技术的第一实施方式，本技术提供的一种基于OFDR技术的光纤传感系统，通过改变传统OFDR传感系统中传输光纤的芯径大小及模式匹配器的连接关系，解决了OFDR传感系统中瑞利散射信号从大芯径进入小芯径的插入损耗问题，能够提高传感效率，拓宽OFDR系统的可应用场景；进一步能够节约光纤传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDR技术的光纤传感系统，其特征在于，包括：OFDR传感设备及数据处理中心，其中，所述OFDR传感设备包括可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤环形器、波分复用器以及模式匹配器；其中，所述可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤环形器之间通过第一传输光纤连接；所述波分复用器的一端通过第二传输光纤连接所述光纤环形器，另一端连接待测光纤；所述模式匹配器的一端通过第二传输光纤连接所述光纤环形器，另一端通过所述第一传输光纤连接所述第三光纤耦合器；其中，所述待测光纤的芯径大于所述第一传输光纤的芯径，所述第二传输光纤的芯径等于所述待测光纤的芯径；所述OFDR传感设备用于产生拍频干涉信号及外部时钟信号；所述数据处理中心用于接收所述拍频干涉信号及外部时钟信号，并进行处理，得到所述待测光纤的传感数据。2.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，所述第一传输光纤的芯径范围为9μm～10μm。3.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，所述第二传输光纤的芯径范围为20μm～100μm。4.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，所述第二传输光纤与所述待测光纤为无源GDF单模双包层光纤。5.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭新，龚锐，王昊昴，颜哲昊，张治国，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：新型
国别省市：