发明专利技术提供一种布里渊光时域反射传感装置，包括包括第一激光器、第二激光器、四个光纤耦合器、微波频率计、传感光纤、扰偏器、平衡探测单元、外调制器、第一掺铒光纤放大器、光纤环形器、数据采集单元、脉冲驱动器，第一、第二激光器的输出端分别与第一、第二光纤耦合器相连，第三光纤耦合器外接有微波频率计，第一光纤耦合器依次与外调制器、第一掺铒光纤放大器、光纤环形器相连，脉冲驱动器与外调制器相连，光纤环形器外接有传感光纤，第二光纤耦合器外接有扰偏器，扰偏器外接有第四光纤耦合器，第四光纤耦合器与平衡探测单元、数据采集单元相连。本发明专利技术能够实现微弱信号探测，实现长距离、高精度测量，具有更好的稳定性以及环境温度适应性。应性。应性。
【技术实现步骤摘要】
一种布里渊光时域反射传感装置
[0001]本专利技术涉及光纤传感
，具体涉及一种布里渊光时域反射传感装置。
技术介绍
[0002]基于布里渊散射效应的分布式光纤传感技术是一种新型的在线监测技术，其直接以单模光纤作为传感器，传、感合一，可以实现光纤沿线的温度、应变测量，具有测量距离远、无测量盲区、测量精度高等技术优势。根据测量机理不同，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感装置可以分成两大类，基于自发布里渊散射效应的布里渊光时域反射传感装置BOTDR以及受激布里渊散射效应的布里渊光时域分析传感装置BOTDA。其中BOTDR只需要一芯光纤，BOTDA需要两芯光纤构成测量环路。在实际应用中，布里渊光时域反射传感装置BOTDR不会因光纤断裂而造成整个监测系统完全失效，装置的鲁棒性更优。由于自发布里渊散射信号非常微弱，如何实现长距离、高精度测量是目前布里渊光时域反射传感装置的研发难点。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种长距离、高精度的布里渊光时域反射传感装置。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种布里渊光时域反射传感装置，包括第一激光器、第二激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、微波频率计、传感光纤、扰偏器、平衡探测单元、外调制器、第一掺铒光纤放大器、光纤环形器、第四光纤耦合器、数据采集单元、脉冲驱动器，所述第一激光器的输出端与所述第一光纤耦合器的输入端相连，所述第二激光器的输出端与所述第二光纤耦合器的输入端相连，所述第一光纤耦合器和所述第二光纤耦合器的其一输出端外接有第三光纤耦合器的输入端，所述第三光纤耦合器的输出端外接有微波频率计，所述第一光纤耦合器的另一输出端依次与外调制器、第一掺铒光纤放大器、光纤环形器的第一端口相连，所述脉冲驱动器与所述外调制器相连，所述光纤环形器的第二端口外接有传感光纤，所述第二光纤耦合器的另一输出端外接有扰偏器的输入端，所述光纤环形器的第三端口和所述扰偏器的输出端外接有第四光纤耦合器的输入端，所述第四光纤耦合器的输出端依次与平衡探测单元、数据采集单元相连。
[0005]在本专利技术中，优选地，所述第一激光器和第二激光器为窄线宽半导体激光器，线宽为5kHz～1MHz，并且第一激光器和第二激光器的中心频率差值为9
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13GHz。通过改变第一激光器或/和第二激光器的工作电流或/和温度可以实现第一激光器和第二激光器的中心频率差值的变化。
[0006]在本专利技术中，优选地，所述微波频率计包括超宽带光电探测器和分频器，频率探测范围覆盖9
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13GHz，可实现1～10MHz频率步长的探测。超宽带光电探测器的光强—电压转换效率较小，为满足分频器测量需要，入射光强不能太小。
[0007]在本专利技术中，优选地，所述外调制器为电光调制器EOM或者半导体光放大器SOA。电光调制器EOM以及半导体光放大器SOA的响应速度快，可以将连续激光调制为窄脉宽的激光脉冲。
[0008]在本专利技术中，优选地，所述光纤环形器的第三端口与第四光纤耦合器的其一输入端之间设置有第二掺铒光纤放大器，对传感光纤的背向自发布里渊散射信号进行放大。
[0009]在本专利技术中，优选地，所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器为1
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2保偏光纤耦合器，分光比不小于10：90。由于外调制器输出的激光脉冲的消光比会直接影响背向布里渊散射信号，而第一激光器输出的激光是线偏振光，第一光纤耦合器的另一输出端与外调制器的输入端相连，当外调制选用电光调制器EOM时，为获得更高的消光比，要求入射激光的偏振态保持稳定，因此第一光纤耦合器宜优选1
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2保偏光纤耦合器。此外，第三光纤耦合器的输出端的光信号是第三光纤耦合器的输入端的两路激光的拍频信号，同样要求第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的输出端的激光的偏振态保持稳定。
[0010]在本专利技术中，优选地，所述第三光纤耦合器为1
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2光纤耦合器，分光比为50:50。
[0011]在本专利技术中，优选地，所述第四光纤耦合器为2
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2光纤耦合器，分光比为50:50。
[0012]本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术通过第一激光器、第二激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器与微波频率计之间的相互配合，通过改变第一激光器或/和第二激光器的工作电流或/和温度，利用光学方式将第一激光器、第二激光器发出的激光频率锁定在传感光纤的布里渊频谱扫描范围内，具有更好的稳定性以及环境温度适应性。第一激光器发出的连续激光，依次经第一光纤耦合器、外调制器、第一掺铒光纤放大器后，变成高功率、窄脉宽的激光脉冲，然后经光纤环形器的第一、第二端口后进入传感光纤，从传感光纤的背向自发布里渊散射信号，经光纤环形器的第三端口进入第四光纤耦合器的其一输入端；第二激光器发出的连续激光，依次经第二光纤耦合器、扰偏器后作为本振光进入第四光纤耦合器的另一输入端；第四光纤耦合器的输出端进入平衡探测单元及数据采集单元，通过外差相干检测技术，实现微弱信号探测。当第一激光器、第二激光器发出的激光的中心频率差值等于传感光纤的布里渊频率时，本振光的能量将向背向自发布里渊散射信号转移，有效放大了微弱的背向自发布里渊散射信号，实现长距离、高精度布里渊散射信号测量。根据传感光纤的布里渊频率的变化量，可以实现沿光纤分布的温度、应变测量。在光纤环形器的第三端口后设置第二掺铒光纤放大器，可以对传感光纤的背向自发布里渊散射信号预放大，进一步提升外差相干检测技术优势。
附图说明
[0013]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0014]图1是本专利技术的一种布里渊光时域反射传感装置的结构示意图。
[0015]图中：1、第一激光器；2、第二激光器；3、第一光纤耦合器；4、第二光纤耦合器；5、第三光纤耦合器；6、微波频率计；7、传感光纤；8、扰偏器；9、平衡探测单元；10、外调制器；11、第一掺铒光纤放大器；12、光纤环形器；13、第四光纤耦合器；14、第二掺铒光纤放大器；15、数据采集单元；16、脉冲驱动器。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种布里渊光时域反射传感装置，其特征在于，所述布里渊光时域反射传感装置包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、第一光纤耦合器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、微波频率计(6)、传感光纤(7)、扰偏器(8)、平衡探测单元(9)、外调制器(10)、第一掺铒光纤放大器(11)、光纤环形器(12)、第四光纤耦合器(13)、数据采集单元(15)、脉冲驱动器(16)，所述第一激光器(1)的输出端与所述第一光纤耦合器(3)的输入端相连，所述第二激光器(2)的输出端与所述第二光纤耦合器(4)的输入端相连，所述第一光纤耦合器(3)和所述第二光纤耦合器(4)的其一输出端外接有第三光纤耦合器(5)的输入端，所述第三光纤耦合器(5)的输出端外接有微波频率计(6)，所述第一光纤耦合器(3)的另一输出端依次与外调制器(10)、第一掺铒光纤放大器(11)、光纤环形器(12)的第一端口相连，所述脉冲驱动器(16)与所述外调制器(10)相连，所述光纤环形器(12)的第二端口外接有传感光纤(7)，所述第二光纤耦合器(4)的另一输出端外接有扰偏器(8)的输入端，所述光纤环形器(12)的第三端口和所述扰偏器(8)的输出端外接有第四光纤耦合器(13)的输入端，所述第四光纤耦合器(13)的输出端依次与平衡探测单元(9)、数据采集单元(15)相连。2.根据权利要求1所述的一种布里渊光时域反射传感装置，其特征在于，所述第一激光器(1)和第二激光器(2)为窄线宽半导体激光器，线宽为5kHz～1MHz...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂勤昌，张春艳，王晓雷，卢海洋，李治祥，
申请(专利权)人：杭州光传科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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