本发明专利技术涉及一种长距离的拉曼分布式温度传感系统，包括位于系统前端的光纤脉冲激光器、电光调制器，1480nm泵浦光源、波分复用器、环形器和信号处理及显示模块，其特征在于，还包括位于系统后端并与系统前段的波分复用器连接的至少一级定标模块、传感光纤和中继放大模块，所述定标模块、传感光纤和中继放大模块依次连接；上述中继放大模块包含一个耦合器，一个掺铒光纤放大器，两个四通道的第一波分复用器和第二波分复用器，两个第一环形器和第二环形器。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术的拉曼分布式光纤温度传感系统相较于传统的拉曼分布式光纤传感系统，加入了多级放大，显著延长了传感距离，并且提高了温度定标的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤传感
，具体涉及一种长距离的能够进行多级光放大以及利用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)多级温度定标的分布式光纤拉曼温度传感系统。
技术介绍
近年来，基于自发拉曼散射原理的分布式光纤拉曼温度传感器因为能够在线实时监测光纤沿线大范围的温度，并且与基于布里渊散射原理的分布式光纤传感器相比，具有成本低，不受应变的交叉干扰的优点，因而在石油管道、电力线路、地质考察等分布式温度监测领域得到广泛的应用。 与基于布里渊散射原理的分布式光纤传感器相比，传统的基于拉曼散射原理的分布式光纤传感器在温度精度和传感距离上处于劣势，这是由于以下两点限制首先，自发拉曼散射与自发布里渊散射和受激布里渊散射相比，散射光强度要弱3(T50dB ;其次，拉曼温度传感器无法应用分布式拉曼放大技术，只能在传感光纤的入射端进行泵浦光放大，同时还要控制光功率，使其低于拉曼阈值以免产生受激拉曼散射。由于这些因素的限制，使得拉曼分布式温度传感器的距离非常有限，只能限制在30km以内，并且温度精度较差O I0C),不能进一步满足更大范围的更高精度温度测量需求。另外一个限制集中式光放大技术在拉曼分布式温度传感器中应用的因素是加入光放大之后，在光纤的入射端进行的温度定标就不适合光放大之后的光纤中的散射光，从而无法对放大之后的拉曼散射光进行准确的温度解调。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了延长现有的拉曼分布式温度传感系统的传感距离并同时提高温度测量精度，提出了一种长距离的拉曼分布式温度传感系统。本专利技术的技术方案是一种长距离的拉曼分布式温度传感系统，包括位于系统前端的光纤脉冲激光器、电光调制器，1480nm泵浦光源、波分复用器、环形器和信号处理及显示模块，其特征在于，还包括位于系统后端并与系统前段的波分复用器连接的至少一级定标模块、传感光纤和中继放大模块，所述定标模块、传感光纤和中继放大模块依次连接；上述中继放大模块包含一个耦合器，一个掺铒光纤放大器，两个四通道的第一波分复用器和第二波分复用器，两个第一环形器和第二环形器。上述中继放大模块中各部件的连接结构为耦合器的输入端与第一波分复用器的1480nm输出端连接,I禹合器的第一输出端为掺铒光纤放大器的泵浦输入端,I禹合器的第二输出端与第二波分复用器的1480nm输入端连接；第一波分复用器的1550nm输出端与第一环形器的第二端连接，第一环形器的第三端与掺铒光纤放大器的信号光输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与第二环形器的第一端连接，第二环形器的第二端与第二波分复用器的1550nm端连接，第二环形器的第三端和第一环形器的第一端连接；第一波分复用器的S和AS输出端分别与第二波分复用器的S和AS输出端连接；上述中继放大模块中的各部件封装在一个封闭箱内。本专利技术的有益效果是本专利技术的拉曼分布式光纤温度传感系统相较于传统的拉曼分布式光纤传感系统，加入了多级放大，显著延长了传感距离，并且提出了利用光纤布拉格光栅温度定标方法，使得多级放大成为可能，并且提高了温度定标的精度，同时这种动态的温度定标方法减少了对恒温装置的需求。这种结构也适用于频域拉曼系统。附图说明图I为本专利技术的系统结构框图。图2为拉曼泵浦光脉冲的强度随长度变化情况示意图。图3 (a)和图3 (b)为未加入掺饵光纤放大器(EDFA)以及加入掺饵光纤放大器 (EDFA)的系统信噪比与传感光纤长度的关系示意图。图4(a)是光纤布拉格光纤光栅(FBG)的反射谱图。图4(b)是光纤布拉格光纤光栅的布拉格波长与温度的关系图。附图标记说明光纤脉冲激光器I、中继放大模块2、第一波分复用器21、第二波分复用器22、波分复用器21、第一环形器23、第一端231、第二端232、第三端233、第二环形器24、第一端241、第二端242、第三端243、掺铒光纤放大器25、稱合器26、输入端260、第一输出端261、第二输出端262、定标模块3、传感光纤4、电光调制器5,环形器6、第一端口 61、第二端口 62、第三端口 63、波分复用器7、1480nm泵浦光源8、信号处理及显示模块9。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。如图I所示，一种长距离的拉曼分布式温度传感系统，包括位于系统前端的光纤脉冲激光器I、电光调制器5，1480nm泵浦光源8、波分复用器7、环形器6和信号处理及显示模块9，其特征在于，还包括位于系统后端并与系统前段的波分复用器7连接的至少一级定标模块3、传感光纤4和中继放大模块2，所述定标模块3、传感光纤4和中继放大模块2依次连接。上述中继放大模块2包含一个稱合器26, —个掺铒光纤放大器(Erbium-dopedOptical Fiber Amplifer, EDFA) 25，两个四通道的第一波分复用器(WDM) 21和第二波分复用器22，两个第一环形器23和第二环形器24。上述中继放大模块2中各部件的连接结构为|禹合器26的输入端260与第一波分复用器21的1480nm输出端连接,f禹合器26的第一输出端261为掺铒光纤放大器25的泵浦输入端，稱合器26的第二输出端262与第二波分复用器22的1480nm输入端连接；第一波分复用器21的1550nm输出端与第一环形器23的第二端232连接，第一环形器23的第三端233与掺铒光纤放大器25的信号光输入端连接,掺铒光纤放大器25的输出端与第二环形器24的第一端241连接，第二环形器24的第二端242与第二波分复用器22的1550nm端连接，第二环形器24的第三端243和第一环形器23的第一端231连接；第一波分复用器21的S和AS输出端分别与第二波分复用器22的S和AS输出端连接。上述中继放大模块2中的各部件封装在一个封闭箱内。上述定标模块3的内部结构为包括一个光纤布拉格光纤光栅FBG和一段作为定标光纤的G. 652光纤(本实施例中光纤长度为100m), FBG的输入端为定标模块的输入端，FBG输出端与G. 652普通单模光纤连接，普通单模光纤的尾端为定标模块的输出端。所用定标模块3中封装的FBG温度传感器为低反射率型，反射率在1°/Γ3%，所用光纤为G. 652普通单模光纤，1480nm泵浦与中继放大模块2由光纤连接，连接用光纤与传感光纤4封装在I根光缆中。所述定标模块3中的FBG与定标光纤封装在一个封闭箱内，并彼此紧密靠紧，保证FBG与定标光纤的温度一致。并且不同级的定标模块3中的FBG的布拉格波长不同，并且在1550nm土 Inm以内。本实施例中，定标模块3被视为现有技术而未对其内部结构做更详细的描述，但是这不影响本专利技术的实施。上述光纤脉冲激光器I的中心波长为1550nm，线宽为2nm，激光脉冲10ns，峰值功 率为1-100W可调，重复频率为500Hz 50kHz可调。上述1480nm泵浦光源8的泵浦采用的是半导体激光器。上述的传感光纤4、1480nm泵浦光源8与中继放大模块2的连接光纤封装成双芯光缆。上述的信号处理及显示模块9包括数据采集卡和信号处理工控机，数据采集卡与工控机相连。由于本专利技术中信号处理及显示模块9是现有的拉曼分布式温度传感系统中的公知部件，因此对其结构和功能不再详细描述，这并不影响本专利技术的实施。为了进一步说明本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种长距离的拉曼分布式温度传感系统，包括位于系统前端的光纤脉冲激光器（1）、电光调制器（5），1480nm泵浦光源（8）、波分复用器（7）、环形器（6）和信号处理及显示模块（9），其特征在于，还包括位于系统后端并与系统前段的波分复用器（7）连接的至少一级定标模块（3）、传感光纤（4）和中继放大模块（2），所述定标模块（3）、传感光纤（4）和中继放大模块（2）依次连接；上述中继放大模块（2）包含一个耦合器（26），一个掺铒光纤放大器（EDFA）（25）,两个四通道的第一波分复用器（WDM）（21）和第二波分复用器（22），两个第一环形器（23）和第二环形器（24）。
【技术特征摘要】
1.一种长距离的拉曼分布式温度传感系统，包括位于系统前端的光纤脉冲激光器(I)、电光调制器(5)，1480nm泵浦光源(8)、波分复用器(7)、环形器(6)和信号处理及显示模块(9)，其特征在于，还包括位于系统后端并与系统前段的波分复用器(7)连接的至少一级定标模块(3 )、传感光纤(4 )和中继放大模块(2 ),所述定标模块(3 )、传感光纤(4 )和中继放大模块(2)依次连接； 上述中继放大模块(2)包含一个耦合器(26)，一个掺铒光纤放大器(EDFA) (25)，两个四通道的第一波分复用器(WDM) (21)和第二波分复用器(22)，两个第一环形器(23)和第二环形器(24)。2.根据权利要求I所述的一种长距离的拉曼分布式温度传感系统，其特征在于，上述中继放大模块(2)中各部件的连接结构为|禹合器(26)的输入端(260)与第一波分复用器(21)的1480nm输出端连接禹合器(26)的第一输出端(261)为掺铒光纤放大器(25)的泵浦输入端，稱合器(26)的第二输出端(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：冉曾令，刘永利，左红梅，陈怡，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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