【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种啁啾脉冲分布式光纤传感系统。
技术介绍
1、现有基于啁啾脉冲的分布式光纤传感(cp-)，使用线性啁啾脉冲作为探测脉冲，通过扰动前后啁啾脉冲背向瑞利散射光信号的时延差所对应的频差值对外界扰动引起的相位变化作等效补偿，由于相位变化与扰动量呈线性关系，最终实现了对温度、应变的定量测量，且测量分辨率高达1mk/4nε，比现有的基于拉曼散射效应和基于布里渊散射效应的分布式传感分辨率高约两个数量级，对于地震学中地壳形变观测、地热观测和海洋温深监测等高分辨率静态传感领域有着极其重要的意义。
2、但基于啁啾脉冲的分布式光纤传感最大可测扰动量受啁啾探测脉冲光信号带宽的限制，且要求扰动引起啁啾脉冲背向瑞利散射光信号的时延所对应的频差值不应超过啁啾探测脉冲光信号带宽的5％，否则会导致背向瑞利散射谱发生较大形变失去相关性而使时延解调方案失真，又由于相位敏感光时域反射计空间分辨率正比于探测脉冲信号脉宽，在保证空间分辨率的前提下产生大带宽的啁啾脉冲信号对任意波形发生器的采样率要求极高，极大地增加了系统成本，因此现有的基于啁啾脉冲的分布式光纤传感扰动测量范围十分有限。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了啁啾脉冲分布式光纤传感系统，以解决现有基于啁啾脉冲的分布式光纤传感扰动测量范围十分有限的问题。
2、根据本专利技术的第一个方面，提供了一种啁啾脉冲分布式光纤传感系统，包括：
3、光源模块，用于产生特定中心频率连续相干光信号，
4、频率调制器，用于将所述特定中心频率连续相干光信号光调制为啁啾脉冲光信号；
5、强度调制器，用于将所述啁啾脉冲光信号光调制为高消光比啁啾脉冲光信号；
6、传感光纤，用于使所述高消光比啁啾脉冲光信号发生背向瑞利散射，并根据发生背向散射的高消光比啁啾脉冲光信号得到啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号，所述啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号携带反映外部扰动情况的信息；
7、信号采集处理模块，用于获取所述反映外部扰动情况的信息，以及根据所述啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号对所述光源模块进行反馈控制，以使所述光源模块产生所述特定中心频率连续相干光信号。
8、在一实施例中，所述信号采集处理模块包括：
9、光电探测器，用于将所述啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号转换为电信号；
10、数据采集卡，用于对所述电信号进行采集；
11、信号处理机，用于提取所述电信号的时延信息，得到所述反映外部扰动情况的信息；
12、三通道信号发生卡，用于产生所述频率调制器与所述强度调制器的驱动电信号；
13、通讯接口，用于根据所述电信号的时延信息得到通讯反馈信号，以及利用所述通讯反馈信号反馈控制所述光源模块，使所述光源模块产生所述特定中心频率连续相干光信号。
14、在一实施例中，所述三通道信号发生卡包括：
15、第一信号通道，用于发出脉冲电信号，以控制所述强度调制器产生所述高消光比啁啾脉冲光信号；
16、第二信号通道和第三信号通道，用于分别发出相位相差在预设值的啁啾脉冲电信号，以控制所述频率调制器产生所述啁啾脉冲光信号。
17、在一实施例中，所述预设值为π/2。
18、在一实施例中，所述光源模块包括：
19、频率可调谐窄线宽激光器，用于产生所述特定中心频率连续相干光信号；
20、光隔离器，用于使所述特定中心频率连续相干光信号单向传播至所述频率调制器。
21、在一实施例中，还包括：
22、掺铒光纤放大器，用于对所述高消光比啁啾脉冲光信号的功率进行放大；
23、在一实施例中，还包括：
24、环形器，用于传输功率进行放大后的高消光比啁啾脉冲光信号，以及将所述传感光纤输出的所述啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号输入至所述光电探测器。
25、在一实施例中，所述频率可调谐窄线宽激光器的输出端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述频率调制器的光学输入端相连，所述频率调制器的光学输出端与所述强度调制器的光学输入端相连，所述强度调制器的光学输出端与所述掺铒光纤放大器的输入端相连。
26、在一实施例中，所述掺铒光纤放大器的输出端与所述环形器的a端口相连，所述环形器的b端口与所述传感光纤相连，所述环形器的c端口与所述光电探测器的输入端相连，所述光电探测器的输出端与所述数据采集卡的输入端相连，所述数据采集卡的输出端与所述信号处理机的输入端相连，所述信号处理机的一输出端与所述三通道信号发生卡的输入端相连。
27、在一实施例中，所述三通道信号发生卡的第一信号通道输出端口与所述强度调制器的电学输入端口相连，所述三通道信号发生卡的第二信号通道输出端口与所述频率调制器的一电学输入端口相连，所述三通道信号发生卡的第三信号通道输出端口与所述频率调制器的另一电学输入端口相连，所述信号处理机的另一输出端与所述通讯接口的输入端口相连，所述通讯接口的输出端口与所述频率可调谐窄线宽激光器的通讯输入端口相连。
28、根据本专利技术提供的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，通过反馈控制入射光的中心频率对大扰动时啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号产生的较大形变进行补偿，从而恢复与参考啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号的相关性，保证每次测量时延所对应的频差值不超过啁啾探测脉冲光信号带宽的5％，基于此时时延测量值与入射光频率的变化量，实现大扰动信号的定量解调，扰动测量范围不受啁啾探测信号带宽的限制，因而本专利技术实施例提供的量程扩展啁啾啁啾脉冲分布式光纤传感系统可以实现大扰动时的啁啾脉冲背向相干瑞利散射光信号时延解调，解决现有基于啁啾脉冲的分布式光纤传感扰动测量范围十分有限的问题。
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1.一种啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述信号采集处理模块包括：
3.根据权利要求2所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述三通道信号发生卡包括：
4.根据权利要求2所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述预设值为π/2。
5.根据权利要求1所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述光源模块包括：
6.根据权利要求2所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求6所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求5所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述频率可调谐窄线宽激光器的输出端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述频率调制器的光学输入端相连，所述频率调制器的光学输出端与所述强度调制器的光学输入端相连，所述强度调制器的光学输出端与所述掺铒光纤放大器的输入端相连。
9.根据权利要求7所述的啁啾脉冲分布式
10.根据权利要求7所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述三通道信号发生卡的第一信号通道输出端口与所述强度调制器的电学输入端口相连，所述三通道信号发生卡的第二信号通道输出端口与所述频率调制器的一电学输入端口相连，所述三通道信号发生卡的第三信号通道输出端口与所述频率调制器的另一电学输入端口相连，所述信号处理机的另一输出端与所述通讯接口的输入端口相连，所述通讯接口的输出端口与所述频率可调谐窄线宽激光器的通讯输入端口相连。
...【技术特征摘要】
1.一种啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述信号采集处理模块包括：
3.根据权利要求2所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述三通道信号发生卡包括：
4.根据权利要求2所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述预设值为π/2。
5.根据权利要求1所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述光源模块包括：
6.根据权利要求2所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求6所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求5所述的啁啾脉冲分布式光纤传感系统，其特征在于，所述频率可调谐窄线宽激光器的输出端与所述光隔离器的输入端连接，所述光隔离器的输出端与所述频率调制器的光学输入端相连，所述频率调制器的光学输出端与所述强度调制器的光学输入端相连，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹凯，徐团伟，姜英豪，谢亚宁，张静，邓棣珉，李芳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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