本发明专利技术公开了一种长距离光纤布里渊光时域分析器，其包括传感光纤、主要由探测光源、频率测量及信号输出模块、主设备控制器、第一远程通信模块组成的主设备以及主要由泵浦光源、扰偏器、从设备控制器、第二远程通信模块组成的从设备，主设备和从设备位于传感光纤的两端，通过主设备的频率测量及信号输出模块实现探测光源和泵浦光源输出的连续光的频率测量以及接收传感光纤的背向散射信号，并且通过第一远程通信模块与的第二远程通信模块通信交互实现从设备的控制，优点在于在不牺牲空间分辨率、测量精度以及测量时间的前提下，能够有效增加1倍的测量距离，最大测量距离可达120公里以上，从而有效扩大了光纤布里渊光时域分析器的适用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种分布式光纤传感器，尤其是涉及ー种长距离光纤布里渊光时域分析器。
技术介绍
分布式光纤传感器在电カ设备、土木工程、水利设施和通信光缆等领域的安全监控中有着广泛的应用。基于布里渊散射的分布式光纤传感器具有測量距离长、測量精度高，并且可实现温度和应カ测量等优点，因此备受人们关注。光纤布里渊传感技术主要包括以下两类布里渊光时域反射(BOTDR, Brillouin Opitcal Time Domain Reflectometry)技 术和布里渊光时域分析(BOTDA,Brillouin Opitcal Time Domain Analysis)技术。其中，布里渊光时域反射技术为单端測量，其探測微弱的自发布里渊散射光，因此难以实现长距离测量；布里渊光时域分析技术则为双端測量，其探测较强的受激布里渊散射光，因此测量距离与測量精度均优于布里渊光时域反射技术，是目前最具应用前景的光纤传感技木。布里渊光时域分析器是利用泵浦光和探測光的相互作用实现分布式温度、应变传感的。为实现泵浦光和探測光的控制以及频率扫描，现有的布里渊光时域分析器均将泵浦光源和探測光源均设置于传感光纤的ー侧，传感光纤采用U型往返配置(环路结构)。这样，泵浦光和探測光均需经历两倍于传感距离的光纤长度才能实现测量，具体而言，如果要实现50km的传感距离，则泵浦光和探測光需经历IOOkm的光纤长度，这不仅浪费了泵浦光和探測光的能量以及测量时间，更关键的是受光纤非线性效应限制，随着光纤长度的増加，泵浦光的输入光功率受到限制，从而影响了传感器的測量精度。对于长距离光纤布里渊光时域分析器，目前亦有相关研究报道，如加拿大X. Bao等人在SPIE会议论文中介绍了利用脉冲编码技术的布里渊光时域分析器可以提高测量长度和空间分辨率，可实现50km测量距离、Im空间分辨率的高精度测量(X. Bao，H. LiangjY.Dong，W. Li，Y. Li,and L. ChenZiPushing the limit of the distributed Brillouinsensors for the sensing length and the spatial resolution，，，Proceedings ofSPIE，vol. 7677，pp. 767702 -767702-13,2010)。另タ卜，西班牙的 Marcelo A. Soto等人利用类似技术实现了环路(即常规的传感光纤U型往返配置)120km的布里渊光时域分析器(Marcelo A. Soto, Gabriele Bolognini, and Fabrizio Di Pasquale,“Long-range simplex-coded BOTDA sensor over 120km distance employing optica丄preamplification”，Optics Letters, vol. 36, Issue 2, pp. 232-234, 2011),其最大测量距离将不超过60km，是目前报道的最高值。电カ架空线路、长输油气管道属于重大基础设施，其运营安全关系国计民生，亟需新型的在线监测技术。无论是电カ架空线路还是长输油气管道，其节点很长，典型监测距离为80km，有的甚至超过120km，然而常规的传感光纤U型往返配置的布里渊光时域分析器无法满足该监测需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种长距离光纤布里渊光时域分析器，其能够有效增加系统的传感距离，并且不牺牲空间分辨率和測量精度。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种长距离光纤布里渊光时域分析器，其特征在于包括传感光纤、主要由探测光源、频率测量及信号输出模块、主设备控制器、第一远程通信模块组成的主设备以及主要由泵浦光源、扰偏器、从设备控制器、第二远程通信模块组成的从设备，所述的探測光源的输出端与所述的频率測量及信号输出模块的输入端相连接，所述的频率測量及信号输出模块的输出端与所述的传感光纤的一端相连接，所述的主设备控制器分别与所述的探測光源、所述的频率測量及信号输出模块、所述的第一远程通信模块相连接，所述的泵浦光源的输出端与所述的扰偏器的输入端相连接，所述的扰偏器的输出端与所述的传感光纤的另一端相连接，所述的从设备控制器分别与所述的泵浦光源、所述的扰偏器、所述的第二远程通信模块相连接，所述的第一远程通信模块与所述的第二远程通信模块通信交互；所述的频率測量及信号输出模块用于对所述的探測光 源和所述的泵浦光源输出的连续光进行频率测量并将所述的探測光源输出的连续光调制成脉冲光以及接收所述的传感光纤的背向散射信号。所述的第一远程通信模块为独立的无线通信模块或为嵌设于所述的主设备控制器中的无线通信模块，所述的第二远程通信模块为独立的无线通信模块或为嵌设于所述的从设备控制器中的无线通信模块，所述的主设备和所述的从设备通过所述的第一远程通信模块和所述的第二远程通信模块以无线方式远程通信交互。进ー步，所述的第一远程通信模块和所述的第二远程通信模块均为光纤远程通信模块，所述的主设备和所述的从设备通过所述的第一远程通信模块和所述的第二远程通信模块以有线方式远程通信交互，所述的第一远程通信模块包括第一光波分复用器和第一光纤收发器，所述的第二远程通信模块包括第二光波分复用器和第二光纤收发器，所述的第一光波分复用器和所述的第二光波分复用器均具有三个输入端和ー个输出端，所述的第一光纤收发器和所述的第二光纤收发器均具有一个控制端以及ー个激光发射端和ー个信号接收端，或均具有一个控制端以及ー个激光发射和信号接收共用端，所述的第一光波分复用器的一个输入端与所述的频率測量及信号输出模块的输出端相连接，所述的第一光波分复用器的另两个输入端与所述的第一光纤收发器的激光发射端和信号接收端对应连接，或均与所述的第一光纤收发器的激光发射和信号接收共用端相连接，所述的第一光波分复用器的输出端与所述的传感光纤的一端相连接，所述的第一光纤收发器的控制端与所述的主设备控制器相连接，所述的第二光波分复用器的一个输入端与所述的扰偏器的输出端相连接，所述的第二光波分复用器的另两个输入端与所述的第二光纤收发器的激光发射端和信号接收端对应连接，或均与所述的第二光纤收发器的激光发射和信号接收共用端相连接，所述的第二光波分复用器的输出端与所述的传感光纤的另一端相连接，所述的第二光纤收发器的控制端与所述的从设备控制器相连接；在此，利用第一光波分复用器和第二光波分复用器将光纤布里渊传感部分和光纤通信部分复用到ー个传感光纤上，不仅节约了光纤资源，而且提高了光纤利用率。作为优选，所述的第一光纤收发器的激光发射端和所述的第二光纤收发器的激光发射端的波长不相同；此时，可通过第一光波分复用器和第二光波分复用器在同一根光纤上实现两个光纤收发器(即第一光纤收发器和第二光纤收发器)的双向交互，节省了光纤资源。所述的频率測量及信号输出模块包括第一光纤耦合器、脉冲调制器、光环形器、第ニ光纤耦合器、第三光纤耦合器、频率探測器和光电转换电路，所述的第一光纤耦合器具有一个输入端和两个输出端，所述的第二光纤稱合器和所述的第三光纤稱合器均具有两个输入端和ー个输出端，所述的光环形器具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种长距离光纤布里渊光时域分析器，其特征在于包括传感光纤、主要由探测光源、频率测量及信号输出模块、主设备控制器、第一远程通信模块组成的主设备以及主要由泵浦光源、扰偏器、从设备控制器、第二远程通信模块组成的从设备，所述的探测光源的输出端与所述的频率测量及信号输出模块的输入端相连接，所述的频率测量及信号输出模块的输出端与所述的传感光纤的一端相连接，所述的主设备控制器分别与所述的探测光源、所述的频率测量及信号输出模块、所述的第一远程通信模块相连接，所述的泵浦光源的输出端与所述的扰偏器的输入端相连接，所述的扰偏器的输出端与所述的传感光纤的另一端相连接，所述的从设备控制器分别与所述的泵浦光源、所述的扰偏器、所述的第二远程通信模块相连接，所述的第一远程通信模块与所述的第二远程通信模块通信交互；所述的频率测量及信号输出模块用于对所述的探测光源和所述的泵浦光源输出的连续光进行频率测量并将所述的探测光源输出的连续光调制成脉冲光以及接收所述的传感光纤的背向散射信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘航杰，涂勤昌，李浩泉，侯光恩，
申请(专利权)人：宁波诺驰光电科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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