在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统与方法，通过在探测光缆的末端连接一自动校准模块，并通过控制分布式光纤温度传感系统主机，当需要进行校准时，调整脉冲光源重复频率，至正常模式下的一半，自动校准模块的模式转换信号接收及控制模块接收到所述光脉冲信号并调节光切换模块连接光反射模块，进行自动校准，不需要校准时，调整脉冲光源重复频率至正常模式，模式转换信号接收及控制模块接收到所述光脉冲信号并调节光切换模块断开光反射模块，进入正常工作状态。从而可以准确获得探测光缆衰减参数，实现在现场对探测光缆进行校准、补偿，增加了分布式光纤温度传感系统的有效使用程度，提高了系统性能。

【技术实现步骤摘要】
在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统与方法
本专利技术涉及分布式光纤温度传感
，尤其涉及分布式光纤温度传感系统的自动校准

技术介绍
分布式光纤温度传感系统基于背向散射原理，当激光脉冲在光纤传输时，光纤中会不断产生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里渊散射等散射光，其中一部分会反方向传输到“源头”，我们称这部分散射光为“背向散射光”。分布式光纤温度传感系统就是采用背向拉曼散射中反斯托克斯作为温度敏感信号的一种温度传感系统。分布式光纤温度传感系统通常由分布式光纤温度传感主机和探测光缆组成。分布式光纤温度传感系统在出厂前，需要进行计算参数的标定，这种标定是以特定探测光缆为对象的。当分布式光纤温度传感系统交付客户使用时，使用的探测光缆可能是不同的，就会导致斯托克斯和反斯托克斯衰减系数等系数参数的改变。为了保证系统测量精度，需要对计算参数进行补偿修正。而分布式光纤温度传感系统所用的探测光缆的工作环境通常是隧道、煤矿、变电站等野外环境，探测光缆的温度随长度的分布情况难以确定，要像厂家或者实验室那样进行光缆的衰减参数标定是不现实的，这在一定程度上影响了分布式光纤温度传感系统的有效使用，降低了系统性能。
技术实现思路
为了解决上述技术中存在的问题，本专利技术提供一种在线型自动校准探测光缆衰减参数系统。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统，包括分布式光纤温度传感系统主机和探测光缆，其特征在于：所述探测光缆尾端连接一自动校准模块，所述的自动校准模块包括光纤耦合器、光切换模块、光反射模块和模式转换信号接收及控制模块；光纤耦合器的一侧端口与探测光缆相连，另一侧两端口分别与光切换模块和模式转换信号接收及控制模块连接，模式转换信号接收及控制模块和光切换模块相连，光切换模块和光反射模块相连。所述探测光缆尾端设置一光纤连接器，所述光纤连接器上连接所述自动校准模块的光纤耦合器。所述的自动校准模块内部的器件通过光波导连接，所述的光波导为光纤、透镜或者光学系统中的一种。所述的光反射模块为具有反射功能的反射装置，可以为反射镜、镀膜器件、金属面或者布拉格光栅。所述的光反射模块为耦合式反射装置，可以为1×2光纤耦合器、2×2光纤耦合器；所述光纤耦合器的一侧端口连接光切换模块，另外一侧的两个端口通过光波导相连。所述的光反射模块的功能在于可以将探测光缆中的光反射进入探测光缆，反射进入探测光缆的光产生的后向散射光再次通过光反射模块由探测光缆进入分布式光纤温度传感系统主机进行数据处理，最终得到同一段探测光缆的两组数据信息，用以校准探测光缆的衰减参数。所述的探测光缆铺设在隧道、煤矿、变电站等野外环境，用于测量外界温度；所述探测光缆尾端设置一光纤连接器。所述的自动校准模块可以在分布式光纤温度传感系统主机的控制下进行工作模式和校准模式的自动转换。当要进入校准模式时，分布式光纤温度传感系统主机首先将光脉冲重复频率降为正常工作模式的一半。模式转换信号接收及控制模块通过光纤耦合器接收光脉冲信号并根据光脉冲重复频率确定系统进入校准模式，通过控制光切换模块接通光反射模块，构成校准回路。若要进入正常工作模式，分布式光纤温度传感系统主机将光脉冲重复频率调为正常工作模式状态，模式转换信号接收及控制模块通过光纤耦合器接收光脉冲信号并根据光脉冲重复频率确定系统进入正常工作模式，通过控制光切换模块切断光反射模块，进入正常工作模式。所述的分布式光纤温度传感系统主机内包括脉冲光源、波分复用器、信号接收模块、信号采集模块、信号处理模块、参考光纤等部件。脉冲光源产生脉冲光，脉冲光在探测光缆的传输过程中产生的背向拉曼散射光携带有相应距离处的温度信息；波分复用器用于将背向拉曼散射光从其他背向散射光中过滤出来，并从相应的光接口输送到信号接收模块；在保证系统正常工作的前提下，调整脉冲光源的重复频率降低一半，脉冲周期提高了一倍，使得探测光缆的测量长度提高了一倍。由于光反射模块的存在，对于同一段探测光缆而言，测量长度提高一倍意味着对同一探测光缆进行两次数据采集。信号接收模块用以散射光信号的光电转换和放大；信号采集模块用于将信号接收模块传输过来的模拟信号转化为数字信号以供后续处理；另外还可以接收脉冲光源发出的同步脉冲信号对主机内其他一些部件进行控制；信号处理模块用于对接收到的数据进行处理和分析，并对相关模块进行控制和操作；参考光纤置于分布式光纤温度传感系统主机内部，一端连接波分复用器，一端连接探测光缆，用于对所述在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统的温度进行校准。本专利技术公开了一种在线型自动校准探测光缆衰减参数的方法，包括下列步骤：第一，确定需要对探测光缆进行校准后，调整脉冲光源重复频率，至正常模式下的一半，模式转换信号接收及控制模块通过光纤耦合器接收光脉冲信号并根据光脉冲重复频率确定系统进入校准模式，通过控制光切换模块接通光反射模块，第二，调整采集模块，使其采集长度提高一倍。对采集到的数据进行数据预处理，修正由于接收电路造成的数据失真问题；第三，分别对经过数据预处理的斯托克斯和反斯托克斯数据进行对折相除处理(对折涵义：由于在校准模式下采集到的数据实际上是两次经过同一光缆获得的，为此这里的对折要求个数据点应该一一对应)获得新的两组数据，这两组数据分别与斯托克斯和反斯托克斯衰减系数有关，为此构成衰减系数方程一；由于两次激发光脉冲信号进入光缆的方向是相反的，所以对称点位置处的衰减系数(某位置处的衰减系数定义为从光缆起始端到该位置的平均衰减系数)实际上也是不同的，但是两个衰减系数导致的衰减(衰减因子)之和是一个固定值，等于光缆总的衰减(总衰减因子)，这构成衰减系数方程二。联立上述两方程，可以解出光缆每一位置处的衰减因子。第四，利用获得的斯托克斯和反斯托克斯的衰减因子，便可以获得现场探测光缆的斯托克斯和反斯托克斯系数差，即系统衰减参数。对该衰减参数进行修正，消除由于探测光缆带来的损耗差异。第五，调整脉冲光源重复频率和采集模块恢复正常工作模式，模式转换信号接收及控制模块通过光纤耦合器接收光脉冲信号并根据光脉冲重复频率确定系统进入正常工作模式，通过控制光切换模块切断光反射模块，进入正常工作模式，完成探测光缆衰减参数的自动校准。采用本专利技术所述的技术方案的优点在于：通过在探测光缆的末端连接一自动校准模块，实现探测光缆的实时在线自动校准。当确定需要进行探测光缆的衰减参数的校准时，控制分布式光纤温度传感系统主机的脉冲光源重复频率至正常工作模式的一半，自动校准模块的模式转换信号接收及控制模块接收到所述光脉冲信号并调节光切换模块连接光反射模块，进行自动校准，从而可以准确获得探测光缆的衰减参数，实现在现场对探测光缆进行校准、补偿，增加了分布式光纤温度传感系统的有效使用程度，提高了系统性能。附图说明图1本专利技术实施例1所述的系统结构示意图；图2本专利技术实施例2所述的系统结构示意图；图3为自动校准模块结构示意图；图4为本专利技术所述的自动校准的流程图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术所述的在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统及方法作出详细说明。实施例1：如图1所示，一种在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统，包括分布式光纤温度传感系统主机和探测光缆8，在探测光缆8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线型自动校准探测光缆衰减参数的系统，包括分布式光纤温度传感系统主机和探测光缆，其特征在于：所述探测光缆尾端连接一自动校准模块，所述的自动校准模块包括光纤耦合器、光切换模块、光反射模块和模式转换信号接收及控制模块；光纤耦合器的一侧端口与探测光缆相连，另一侧两端口分别与光切换模块和模式转换信号接收及控制模块连接，模式转换信号接收及控制模块和光切换模块相连，光切换模块和光反射模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种在线型自动校准探测光缆衰减参数的方法，其特征在于：包括如下步骤：第一，确定需要对探测光缆进行校准后，调整脉冲光源重复频率，至正常模式下的一半，模式转换信号接收及控制模块通过光纤耦合器接收光脉冲信号并根据光脉冲重复频率确定系统进入校准模式，通过控制光切换模块接通光发射模块；第二，调整采集模块，使其采集长度提高一倍，对采集到的数据进行数据预处理，修正由于接收电路造成的数据失真问题；第三，分别对经过数据预处理的斯托克斯和反斯托克斯数据进行对折相除处理，获得新的两组数据，这两组数据分别与斯托克斯和反斯托克斯衰减系数有关，为此构成衰减系数方程一；由于两次激发光脉冲信号进入光缆的方向是相...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兆坤，
申请(专利权)人：上海华魏光纤传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：