一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪及信号采集方法技术

本发明专利技术公开了一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪及信号采集方法，涉及光纤传感技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪及信号采集方法


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，具体涉及一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪及信号采集方法
。

技术介绍

[0002]分布式光纤传感系统是一种用于测量光纤沿线的温度
、
应变等物理量的系统，系统中的光纤既是光的传输介质同时也是传感载体，可实现长距离
、
大范围传感
。
其中，基于自发布里渊散射的布里渊光时域反射仪
(BOTDR)
，由于其单端测量的特点，常被应用于恶劣环境监测中
。
但自发布里渊散射信号较为微弱，系统的信噪比较低，因此为了满足长距离测量场景，需要采取一定的措施提升系统信噪比，如增大探测脉冲峰值功率或增加脉冲宽度，但受限于系统中的非线性效应，脉冲功率不可无限增大，而增大脉冲宽度意味着系统的空间分辨率会降低
。
[0003]基于光脉冲编码的光纤传感技术应运而生，光脉冲编码的光纤传感技术通过向光纤中注入编码脉冲序列的方式实现分布式测量，该技术可以在不降低空间分辨率的情况下，提高系统信噪比
。
然而在
BOTDR
光纤传感系统中，往往为了增大信号功率，而加入掺铒光纤放大器对脉冲光功率进行放大，但由于该放大器由于瞬态效应引起衰减包络，这会导致脉冲信号功率不均匀，使脉冲编码技术在解调过程中出现失真，这使得光脉冲编码技术在实践中难以展现其优势
。
[0004]因此，在不改变光学系统配置
、
不增加硬件成本的同时，开展基于解卷积光脉冲编码的分布式布里渊光时域反射仪研究，提升系统信噪比，实现高空间分辨率的长距离测量，将为大型结构健康监测提供可靠保障，在长距离测量方面具有非常重要的意义
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术缺陷，本专利技术提出一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪及信号采集方法
。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪，所述长距离布里渊光时域反射仪包括：激光器
10、
光纤耦合器
11、
第一偏振控制器
12、
脉冲编码调制器
13、
脉冲编码波形发生器
14、
光纤放大器
15、
扰偏器
16、
光环形器
17、
传感光纤
18、
第二偏振控制器
19、
电光调制器
20、
微波源
21、
光纤光栅滤波器
22、
光电探测器
23、
带通滤波器
24、
检波器
25、
数据采集模块
26、
工控机
27
；其中，
[0007]所述激光器
10
的输出端连接所述光纤耦合器
11
的输入端，所述光纤耦合器
11
的输出端分别连接所述第一偏振控制器
12
和所述第二偏振控制器
19
的输入端；
[0008]所述第一偏振控制器
12
的输出端连接所述脉冲编码调制器
13
的输入端，所述脉冲编码调制器
13
的输出端与所述光纤放大器
15
的输入端连接，所述光纤放大器
15
的输出端与所述扰偏器
16
的输入端连接，所述扰偏器
16
的输出端与所述光环形器
17
的一端口连接，所
述光环形器
17
的二端口与传感光纤
18
相连；所述光环形器
17
的三端口与所述光电探测器
23
的输入端相连；所述脉冲编码调制器
13
的另一输入端连接脉冲编码波形发生器
14
的输出端，所述脉冲编码波形发生器
14
的输入端与所述工控机
27
相连；
[0009]所述第二偏振控制器
19
的输出端连接所述电光调制器
20
的输入端，所述电光调制器
20
的输出端与所述光纤光栅滤波器
22
的输入端连接，所述光纤光栅滤波器
22
的输出端与所述光电探测器
23
的输入端连接，所述光电探测器
23
的输出端与所述带通滤波器
24
的输入端连接，所述带通滤波器
24
的输出端与所述检波器
25
的输入端连接，所述检波器
25
的输出端与所述数据采集模块
26
的输入端连接；所述电光调制器
20
的另一输入端连接所述微波源
21
的输出端，所述微波源
21
的输入端与所述工控机
27
相连
。
[0010]在其中一种可能的实现方式中，所述激光器
10
为分布式反馈光纤激光器，输出的激光中心波长为
1550nm
，经调制后的激光脉冲宽度为
20ns。
[0011]在其中一种可能的实现方式中，所述光纤耦合器
11
为
50:50
的光纤耦合器；所述脉冲编码调制器
13
为半导体光放大器
。
[0012]在其中一种可能的实现方式中，所述光纤放大器
15
为掺铒光纤放大器；所述光电探测器
23
的带宽为
300MHz
；所述传感光纤
18
为
100km
单模
G652D
光纤
。
[0013]在其中一种可能的实现方式中，还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于将采集的数据进行解卷积解码，获得传感光纤
18
所在现场的传感信息
。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊信号采集方法，所述长距离布里渊信号采集方法基于所述长距离布里渊光时域反射仪实现，所述长距离布里渊光时域反射仪包括：激光器
10、
光纤耦合器
11、
第一偏振控制器
12、
脉冲编码调制器
13、
脉冲编码波形发生器
14、
光纤放大器
15、
扰偏器
16、
光环形器
17、
传感光纤
18、
第二偏振控制器
19、
电光调制器
20、
微波源
21、
光纤光栅滤波器
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪，其特征在于，包括：激光器
(10)、
光纤耦合器
(11)、
第一偏振控制器
(12)、
脉冲编码调制器
(13)、
脉冲编码波形发生器
(14)、
光纤放大器
(15)、
扰偏器
(16)、
光环形器
(17)、
传感光纤
(18)、
第二偏振控制器
(19)、
电光调制器
(20)、
微波源
(21)、
光纤光栅滤波器
(22)、
光电探测器
(23)、
带通滤波器
(24)、
检波器
(25)、
数据采集模块
(26)、
工控机
(27)
；其中，所述激光器
(10)
的输出端连接所述光纤耦合器
(11)
的输入端，所述光纤耦合器
(11)
的输出端分别连接所述第一偏振控制器
(12)
和所述第二偏振控制器
(19)
的输入端；所述第一偏振控制器
(12)
的输出端连接所述脉冲编码调制器
(13)
的输入端，所述脉冲编码调制器
(13)
的输出端与所述光纤放大器
(15)
的输入端连接，所述光纤放大器
(15)
的输出端与所述扰偏器
(16)
的输入端连接，所述扰偏器
(16)
的输出端与所述光环形器
(17)
的一端口连接，所述光环形器
(17)
的二端口与传感光纤
(18)
相连；所述光环形器
(17)
的三端口与所述光电探测器
(23)
的输入端相连；所述脉冲编码调制器
(13)
的另一输入端连接脉冲编码波形发生器
(14)
的输出端，所述脉冲编码波形发生器
(14)
的输入端与所述工控机
(27)
相连；所述第二偏振控制器
(19)
的输出端连接所述电光调制器
(20)
的输入端，所述电光调制器
(20)
的输出端与所述光纤光栅滤波器
(22)
的输入端连接，所述光纤光栅滤波器
(22)
的输出端与所述光电探测器
(23)
的输入端连接，所述光电探测器
(23)
的输出端与所述带通滤波器
(24)
的输入端连接，所述带通滤波器
(24)
的输出端与所述检波器
(25)
的输入端连接，所述检波器
(25)
的输出端与所述数据采集模块
(26)
的输入端连接；所述电光调制器
(20)
的另一输入端连接所述微波源
(21)
的输出端，所述微波源
(21)
的输入端与所述工控机
(27)
相连
。2.
根据权利要求1所述的一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪，其特征在于，所述激光器
(10)
为分布式反馈光纤激光器，输出的激光中心波长为
1550nm
，经调制后的激光脉冲宽度为
20ns。3.
根据权利要求1所述的一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪，其特征在于，所述光纤耦合器
(11)
为
50:50
的光纤耦合器；所述脉冲编码调制器
(13)
为半导体光放大器
。4.
根据权利要求1所述的一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪，其特征在于，所述光纤放大器
(15)
为掺铒光纤放大器；所述光电探测器
(23)
的带宽为
300MHz
；所述传感光纤
(18)
为
100km
单模
G652D
光纤
。5.
根据权利要求1所述的一种基于解卷积脉冲编码的长距离布里渊光时域反射仪，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永康，裴玉琳，郑福生，李灿，陈灿，魏勇，刘文昭，付强，魏肖明，
申请(专利权)人：国家电网有限公司信息通信分公司国网河北省电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：