分布式声波传感系统及其解调方法技术方案

本申请提供一种分布式声波传感系统及其解调方法。分布式声波传感系统包括激光器、光调制器件、光纤、非平衡干涉器件、平衡光电探测器及信号处理器。光调制器件用于接收激光，将激光调制为啁啾频率脉冲光并放大输出。光纤包括多个散射增强点，用于接收放大后的啁啾频率脉冲光，并输出散射增强点的反射光。非平衡干涉器件包括两个具有臂长差的干涉元件，并利用两个所述干涉元件的延时形成两个散射增强点的干涉光谱。平衡光电探测器用于将两个散射增强点的反射光形成的两个散射增强点的干涉光谱转换为相应的电信号。信号处理器用于采集电信号并对电信号进行分析解调，以输出声波信息。实现大动态范围的声波传感。实现大动态范围的声波传感。实现大动态范围的声波传感。

【技术实现步骤摘要】
分布式声波传感系统及其解调方法


[0001]本申请涉及光纤传感
，尤其涉及一种分布式声波传感系统及其解调方法。

技术介绍

[0002]分布式光纤声波传感系统因其基元数量多、传感距离长、灵敏度高等优点在结构健康监测、周界安防、水声探测、资源勘探等领域得到了广泛关注。通过分析待测光纤中探测脉冲光的后向散射光信息，可以实现对外界声波的感知与定位。基于相位解调的分布式传感系统解调得到的相位和声波信号的幅值信号之间存在线性对应关系，通过解调相位的变化可以很好的反映声波的变化情况，因而基于相位解调技术的分布式声波传感技术得到了广泛应用。相关技术中，分布式声波传感系统的声波动态范围受限。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种实现超大动态范围的分布式声波传感系统及其解调方法。
[0004]本申请提供一种分布式声波传感系统，包括：
[0005]激光器，用于产生激光；
[0006]光调制器件，与所述激光器连接，所述光调制器件用于接收所述激光，将所述激光调制为啁啾频率脉冲光并放大输出；
[0007]光纤，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式声波传感系统，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光；光调制器件，与所述激光器连接，所述光调制器件用于接收所述激光，将所述激光调制为啁啾频率脉冲光并放大输出；光纤，包括多个散射增强点，其中每两个所述散射增强点之间具有间隔；所述光纤用于接收放大后的所述啁啾频率脉冲光，并输出散射增强点的反射光；非平衡干涉器件，包括两个具有臂长差的干涉元件，且均与所述光纤连接，所述两个干涉元件分别用于接收散射增强点的所述反射光，并利用两个所述干涉元件的延时形成两个散射增强点的干涉光谱；平衡光电探测器，与所述非平衡干涉器件连接；所述平衡光电探测器用于将两个散射增强点的所述反射光形成的两个散射增强点的所述干涉光谱转换为相应的电信号；及信号处理器，与所述平衡光电探测器连接，所述信号处理器用于采集所述电信号，并对所述电信号进行分析解调，以输出声波信息。2.根据权利要求1所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述光调制器件至少包括：声光调制器，与所述激光器连接；所述声光调制器用于接收所述激光并将所述激光调制为脉冲光；电光调制器，与所述声光调制器连接；所述电光调制器用于接收所述脉冲光并将所述脉冲光调制为啁啾频率脉冲光；光放大器，与所述电光调制器连接，所述光放大器用于接收所述啁啾频率脉冲光并将所述啁啾频率脉冲光放大并输出。3.根据权利要求2所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述脉冲光的脉冲宽度小于相邻两个所述散射增强点的间隔。4.根据权利要求1所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述分布式声波传感系统还包括第一环形器，包括相互隔离的第一传输通道和第二传输通道，所述光调制器件通过所述第一传输通道与所述光纤连接，所述光纤通过所述第二传输通道与所述非平衡干涉器件连接。5.根据权利要求4所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述第一环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口、所述第二端口连通并形成所述第一传输通道，所述第二端口、所述第三端口连通并形成所述第二传输通道。6.根据权利要求4所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述分布式声波传感系统还包括第二环形器，包括相互隔离的第三传输通道和第四传输通道，所述光纤依次通过所述第二传输通道、所述第三传输通道与所述非平衡干涉器件连接，所述非平衡干涉器件至少通过所述第四传输通道与所述平衡光电探测器连接。7.根据权利要求6所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述第二环形器包括第四端口、第五端口和第六端口，所述第四端口、所述第五端口连通并形成所述第三传输通道，所述第五端口、所述第六端口连通并形成所述第四传输通道。8.根据权利要求6所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述干涉元件包括法拉第旋转镜；所述非平衡干涉器件还包括第一耦合器，与所述第二环形器、两个具有臂长差的所
述法拉第旋转镜连接，且与所述平衡光电探测器连接。9.根据权利要求4所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述干涉元件包括第二耦合器；所述非平衡干涉器件还包括第三耦合器，与所述第二耦合器、所述平衡光电探测器连接。10.根据权利要求1所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述激光器的线宽满足如下条件：Δv≤c/2n(ΔL1‑
ΔL2)；其中，2n(ΔL1‑
ΔL2)用于表示所述非平衡干涉器件的光程差；c用于表示所述激光在真空中的传播速度；n用于表示光纤纤芯的有效折射率；ΔL1用于表示每两个所述散射增强点之间具有间隔；ΔL2用于表示两个所述干涉元件的臂长差。11.根据权利要求1所述的分布式声波传感系统，其特征在于，所述光纤的多个所述散射增强点均匀分布或非均匀分布；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪坤，马玲梅，庄逸洋，李彩云，胡威旺，王建国，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：