專利名稱：光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及分布式光纖溫度傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
入射脈沖激光的指標(biāo)是影響分布式光纖傳感器性能的關(guān)鍵因素，是分布式光纖傳 感器能夠響應(yīng)光散射變化的基本條件，且脈沖光越窄，譜寬越穩(wěn)定，系統(tǒng)的靈敏度就越高； 極小的光源頻譜漂移也非常重要，因為頻率漂移會導(dǎo)致分布式光纖溫度傳感器后向散射曲 線發(fā)生抖動，使溫度引起的后向散射曲線的變化被淹沒，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。大功率入射脈沖激光對于長距離傳感起著重要作用，而使用過多的光放大會引入 一定程度的噪聲(主要來源于自發(fā)輻射噪聲)，因此，系統(tǒng)中使用的入射信號為脈沖光，就 必須對光進行光調(diào)制。最簡單的調(diào)制光強的方法是內(nèi)調(diào)制，通過改變LED或激光驅(qū)動電流 實現(xiàn)。但是，當(dāng)調(diào)制速率增加到200MHz時，這種方法遇到了許多限制，信號昂高速率、平均 輸出功率和消光比都受到限制。另外，直接調(diào)制會造成模擬信號畸變并且使脈沖的輸出波 長發(fā)生偏移，即所說的“啁啾”效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明設(shè)計了一種光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳
感裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置， 包括外調(diào)制發(fā)光單元、光纖耦合器、探測光纖，濾波器、波分復(fù)用器和高速高精度分布式測 溫處理主機，外調(diào)制發(fā)光單元與光纖耦合器相連，光纖耦合器一側(cè)連接探測光纖，一側(cè)連接 三個濾波器，過濾拉曼散射光的兩個濾波器連接到波分復(fù)用器上，過濾瑞利散射光的濾波 器和波分復(fù)用器連接到高速高精度分布式測溫處理主機。外調(diào)制發(fā)光單元包括連續(xù)光源、電光調(diào)制器、窄脈沖驅(qū)動電路、光纖放大器，連續(xù) 光源與電光調(diào)制器相連，窄脈沖驅(qū)動電路連接在電光調(diào)制器上，電光調(diào)制器與光纖放大器 相連，光纖放大器與后續(xù)探測光纖相連。連續(xù)光源發(fā)出的連續(xù)光進入電光調(diào)制器后在窄脈沖驅(qū)動電路的驅(qū)動下輸出窄脈 沖光，窄脈沖光進入光纖放大器，光纖放大器根據(jù)需要輸出所需大功率窄脈沖光，大功率窄 脈沖光經(jīng)過光纖耦合器注入探測光纖，大功率窄脈沖光在探測光纖中傳輸時會產(chǎn)生后向散 射光，后向散射光通過光纖耦合器進入濾波器，分離出斯托克斯散射光、反斯托克斯散射光 和瑞利散射光，分離出的斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光經(jīng)過波分復(fù)用器合為拉曼散 射光，拉曼散射光和所述的瑞利散射光進入高速高精度分布式測溫處理主機進行后續(xù)處 理，最終得到探測光纖測量區(qū)域的溫度信息。在分布式光纖溫度傳感裝置中，拉曼散射光受溫度影響比較大，因此實際的溫度 信號便由探測光纖中的拉曼散射光所攜帶，拉曼散射光中反斯托克斯散射光受溫度影響較 大，斯托克斯散射光受溫度影響較小，經(jīng)過波分復(fù)用器合波后的拉曼散射光相比單一的反斯托克斯散射光，光功率變大。由于瑞利散射光要比拉曼散射光強3-4個量級，噪音是疊加 的，而所述的分布式光纖溫度傳感裝置的測溫精度由信噪比確定，所以采用瑞利散射光作 為參考信號。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積 極效果采用瑞利散射光作為對比信號可以有效地消除光源的不穩(wěn)定性以及光纖傳輸過程 中的耦合損耗、光纖接頭損耗、光纖彎曲損耗和光纖傳輸損耗等所帶來的影響。由于合波后 的拉曼散射光和瑞利散射都較強，輸入光源功率較小便可檢測到較強的散射光信號，從而 解決了的入射光功率與散射光非線性現(xiàn)象的矛盾，提高了系統(tǒng)的測溫靈敏度。


圖1為本發(fā)明所述的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施步驟。一種光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置，如圖1所示，包括連續(xù)光源1、電 光調(diào)制器2、窄脈沖驅(qū)動電路3、光纖放大器4組成的外調(diào)制發(fā)光單元，光纖耦合器5、探測 光纖6，濾波器7、8、9、波分復(fù)用器10和高速高精度分布式測溫處理主機11 ；連續(xù)光源1與 電光調(diào)制器2相連，窄脈沖驅(qū)動電路3連接在電光調(diào)制器2上，電光調(diào)制器2與光纖放大器 4相連，光纖放大器4與光纖耦合器5相連，光纖耦合器5 —側(cè)連接探測光纖6，一側(cè)連接三 個濾波器7、8、9，過濾拉曼散射光的兩個濾波器7、8連接到波分復(fù)用器上10，過濾瑞利散射 光的濾波器9和波分復(fù)用器10連接到高速高精度分布式測溫處理主機11。連續(xù)光源1輸出端接電光調(diào)制器2輸入，窄脈沖驅(qū)動電路3控制電光調(diào)制器2提 供驅(qū)動脈沖信號，電路調(diào)制器2將輸出的窄脈沖光輸入光纖放大器4進行放大，輸出所需的 大功率窄脈沖光進入后續(xù)傳感系統(tǒng)。光源1是一種連續(xù)激光光源。電光調(diào)制器2是一種高速電光轉(zhuǎn)換器，電光調(diào)制器 經(jīng)窄脈沖驅(qū)動電路3驅(qū)動將輸入連續(xù)光調(diào)制輸出所需窄脈沖光。窄脈沖驅(qū)動電路3可為電 光調(diào)制器2提供驅(qū)動脈沖信號。窄脈沖驅(qū)動模塊還包括同步信號輸出端，用以輸出同步信 號通知所述高速高精度分布式測溫處理主機開始數(shù)字變換采集。光放大器4是一種光放大 器件器，本實施例選用的增益為30dB。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例 中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、 材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進 行其他變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置，包括外調(diào)制發(fā)光單元、光纖耦合器、 探測光纖，濾波器、波分復(fù)用器和高速高精度分布式測溫處理主機，其特征在于外調(diào)制發(fā) 光單元與光纖耦合器相連，光纖耦合器一側(cè)連接探測光纖，一側(cè)連接三個濾波器，過濾拉曼 散射光的兩個濾波器連接到波分復(fù)用器上，過濾瑞利散射光的濾波器和波分復(fù)用器連接到 高速高精度分布式測溫處理主機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置，其特征在于所 述的外調(diào)制發(fā)光單元包括連續(xù)光源、電光調(diào)制器、窄脈沖驅(qū)動電路、光纖放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置，其特征在于所 述的外調(diào)制發(fā)光單元構(gòu)造為連續(xù)光源與電光調(diào)制器相連，窄脈沖驅(qū)動電路連接在電光調(diào) 制器上，電光調(diào)制器與光纖放大器相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光脈沖外調(diào)制型分布式光纖溫度傳感裝置，通過外調(diào)制發(fā)光單元輸出系統(tǒng)所需的大功率窄脈沖光，采用瑞利散射光作為對比信號可以有效地消除光源的不穩(wěn)定性以及光纖傳輸過程中的耦合損耗、光纖接頭損耗、光纖彎曲損耗和光纖傳輸損耗等所帶來的影響。由于合波后的拉曼散射光和瑞利散射都較強，輸入光源功率較小便可檢測到較強的散射光信號，從而解決了的入射光功率與散射光非線性現(xiàn)象的矛盾，提高了系統(tǒng)的測溫靈敏度。
文檔編號G01K11/32GK102095523SQ20101061912
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者仝芳軒, 周正仙, 席剛, 楊斌, 皋魏 申請人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司