一种高保真和高带宽DAS系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高保真和高带宽DAS系统及其工作方法，属于光学技术领域，以解决现有DAS系统中解调相位失真及响应带宽与传感距离相互制约的问题。所述系统包括窄线宽光源、光纤耦合器、声光调制器、任意函数发生器、掺铒光纤放大器、密集波分复用器、光环形器、延时光纤、光隔离器、光纤光栅滤波器、偏振控制器、光电平衡探测器、数据采集卡等；其中，第二光纤耦合器、第三声光调制器、延时光纤、第二掺铒光纤放大器、光隔离器组成的光学环状结构可实现多频时序脉冲序列的调制。本发明专利技术利用宽带声光和光学环状结构调制产生多频脉冲序列，同时实现高保真和高响应，且降低了对微波信号源和调制器的带宽性能依赖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学，具体涉及一种高保真和高带宽das系统及其工作方法。

技术介绍

1、分布式声波传感系统(das)具有响应速度快和灵敏度高的独特优势，在周界入侵监测、地震波监测、石油勘探等领域具有广阔应用前景。在das系统中，由于高相干散射光信号的干涉效应，相干相消产生的低信噪比位置“死区”导致解调的相位信息失真，在工程应用中频繁误报警；为避免das系统中探测脉冲光之间相互混叠，探测脉冲光的重复周期应大于等于脉冲光信号在传感光纤中往返传播一次所需的时间，根据nyquist采样定理，传统的响应带宽由探测脉冲光的重复频率决定；所以，das系统的响应带宽与传感距离相互制约。

2、因此，同时解决das系统中“死区”导致的解调失真和打破响应带宽与传感距离的相互制约具有重要的研究意义。现有解决“死区”导致解调相位信息失真的主要手段包括：脉冲调制、特种光纤、提取算法等，例如：采用多路调制复用方案实现高保真相位解调；采用多芯光纤进行空分复用实现高保真相位解调；通过设置适当长度的滑动窗口，对检测信号进行短时傅里叶变换(stft)，将检测信号分解为大量不同幅度波动本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高保真和高带宽DAS系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高保真和高响应DAS系统，其特征在于，所述连续光产生模块包括窄线宽光源(1)和第一光纤耦合器(2)；所述窄线宽光源(1)的光信号输出端与第一光纤耦合器(2)的光信号输入端连通，第一光纤耦合器(2)的两个光信号输出端分别与信号探测模块和参考光调制模块连接；所述参考光调制模块包括偏振控制器(21)，所述偏振控制器(21)的输出端与所述信号处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种高保真和高响应DAS系统，其特征在于，所述信号探测模块包括第一声光调制器(3)、第二声光调制器(4)、第二光...

【技术特征摘要】

1.一种高保真和高带宽das系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高保真和高响应das系统，其特征在于，所述连续光产生模块包括窄线宽光源(1)和第一光纤耦合器(2)；所述窄线宽光源(1)的光信号输出端与第一光纤耦合器(2)的光信号输入端连通，第一光纤耦合器(2)的两个光信号输出端分别与信号探测模块和参考光调制模块连接；所述参考光调制模块包括偏振控制器(21)，所述偏振控制器(21)的输出端与所述信号处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种高保真和高响应das系统，其特征在于，所述信号探测模块包括第一声光调制器(3)、第二声光调制器(4)、第二光纤耦合器(6)、第一掺铒光纤放大器(7)、密集波分复用器(8)、第一光环形器(9)、第三声光调制器(14)、延时光纤(15)、第二掺铒光纤放大器(16)、光隔离器(17)；其中，第一声光调制器(3)的光信号输入端与第一光纤耦合器(2)的输出端连接、光信号输出端与第二声光调制器(4)的光信号输入端连接；第二声光调制器(4)的光信号输出端与第二光纤耦合器(6)的一号光信号输入端口(6-1)连通，第二光纤耦合器(6)的一号光信号输出端口(6-2)与第一掺铒光纤放大器(7)的光信号输入端连通，第一掺铒光纤放大器(7)的光信号输出端与密集波分复用器(8)的光信号输入端连通，密集波分复用器(8)的光信号输出端与第一光环形器(9)的一号光信号端口(9-1)连通，第一光环形器(9)的二号光信号端口(9-2)与待测传感光纤连通；

4.根据权利要求3所述的一种高保真和高响应das系统，其特征在于，所述信号处理模块包括第三光纤耦合器(22)、光电平衡探测器(23)、数据采集卡(24)；其中，所述第三光纤耦合器(22)的光信号输入端分别与偏振控制器(21)的光信号输出端及信号探测模块连接，第三光纤耦合器(22)的光信号输出端与光电平衡探测器(23)的光信号输入端连通，光电平衡探测器(23)的电信号输出端与数据采集卡(24)的电信号输入端连通。

5.根据权利要求4所述的一种高保真和高响应das系统，其特征在于，所述信号探测模块和所述信号处理模块之间通过连接模块连接，所述连接模块包括第三掺铒光纤放大器(18)、第二光环形器(19)、光纤光栅滤波器(20)；其中，第二掺铒光纤放大器(18)的光信号输入端与第一光环形器(9)的三号光信号端口(9-3)连接，第二掺铒光纤放大器(18)的光信号输出端与第二光环形器(19)的一号光信号端口(19-1)连通，第二光环形器(19)的二号光信号端口(19-2)与光纤光栅滤波器(20)连通；第二光环形器(19)的三号光信号端口(19-3)与所述第三光纤耦合器(22)的光信号输入端连通。

6.根据权利要求5所述的一种高保真和高响应das系统，其特征在于，所述任意波形发生器(5)的微波信号输出端分别与一声光调制器(3)的微波调制信号输入端、第二声光调制器(4)的微波调制信号输入端、第三声光调制器(14)的微波调制信号输入端和数据采集卡(24)的触发信号输入端连通。

7.根据权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永康，李伯中，吴广哲，雷艳阳，王颖，李黎，张儒依，赵景宏，李曦，刘翀，马伟哲，李蒙，王群，胡晨，周德坤，周敏，吴頔，邱学晶，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：