專利名稱：一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及布里淵、拉曼分布式光纖傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
分布式光纖傳感器由于其抗電磁干擾、耐腐蝕及電絕緣性等優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行一維無盲點(diǎn)的在線監(jiān)測(cè)，有著廣泛的應(yīng)用前景。拉曼散射分布式光纖傳感器和布里淵散射分布式光纖傳感器是兩種主要的長(zhǎng)距離分布式光纖傳感器，兩者各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在一些應(yīng)用場(chǎng)合可能同時(shí)需要這兩種分布式光纖傳感器，但如何實(shí)現(xiàn)這兩種傳感器的有機(jī)結(jié)合，即兩傳感器可共用光源、調(diào)制器、光放大器等主要光器件和電子處理裝置來實(shí)現(xiàn)同一根光纖的雙機(jī)理傳感，是一較難解決的技術(shù)難點(diǎn)?；诶⑸涞姆植际焦饫w傳感，自發(fā)拉曼散射光功率小，限制了拉曼散射分布式光纖傳感距離，一般需要瓦級(jí)以上的高功率脈沖激光器，而對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼(宋牟平， 鮑柳，葉險(xiǎn)峰.“采用Simplex編碼光外調(diào)制的拉曼散射分布式光纖傳感器”.中國(guó)激光， 2010, 37(6) =1462-1466),可以降低對(duì)光源功率的要求，并可提高拉曼散射光信噪比，延長(zhǎng)傳感距離，提高檢測(cè)精度。但拉曼散射分布式光纖傳感器一般不能對(duì)應(yīng)變進(jìn)行傳感?；诓祭餃Y散射的分布式光纖傳感，一般需采用窄線寬光源，并且受限于受激散射，入纖光功率一般不能大于瓦級(jí)。由于布里淵頻移對(duì)溫度和應(yīng)變都敏感，所以在實(shí)際應(yīng)用中便造成交叉敏感問題，即根據(jù)布里淵頻移無法同時(shí)檢測(cè)溫度和應(yīng)變。解決交叉敏感問題主要有以下幾種方法1.散射光強(qiáng)度和頻移的雙參量測(cè)量法(J. Smithetal.，Simultaneous distributied strain and temperature measurement，，， App 1. Opt, 38 :5372-5377, 1999)，這類利用光強(qiáng)的測(cè)量方法限制了測(cè)量距離，并且光強(qiáng)容易受到外界擾動(dòng)，影響了測(cè)量精度。2.特殊光纖法(M. Alahbabi, Y. T. Cho, and Τ. P. Newson. "Comparison of the methods for discriminating temperature and strain in spontaneous Brillouin-based distributed sensors，，，Optics Letters, 2004, 29(1): 26 28)，這類方法基于特種光纖，很難與現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)融合，限制了其使用范圍。3.布里淵散射結(jié)合其它傳感原理法。其中有布里淵結(jié)合拉曼散射(M. N. Alahbabij Y. T. Choj T. P. Newson. Simultaneous temperature and strain measurement with combined spontaneous Raman and Brillouin scattering. OPTICS LETTERS，2005，30 (11) : 1276 1278)，布里淵結(jié)合瑞利散射(K. Kishidaj K. Nishiguchij C-H. Li. An important milestone of distributed fiber optical sensing technology: separate temperature and strain in single SM fiber. OECCj 2009, 86廣862)等。其中結(jié)合拉曼散射的原理如下光纖的拉曼散射對(duì)溫度敏感而對(duì)應(yīng)變不敏感，可以通過檢測(cè)拉曼散射信號(hào)得到外界溫度信息，從而對(duì)布里淵散射進(jìn)行溫度補(bǔ)償，得到應(yīng)變信息，所以通過將拉曼散射與布里淵散射相結(jié)合的分布式光纖傳感系統(tǒng)可以解決交叉敏感問題，從而拓寬了分布式光纖傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合。但拉曼散射分布式光纖傳感器使用的光源一般為大于瓦級(jí)的高功率脈沖光源，而布里淵散射分布式光纖傳感器，受到受激布里淵散射作用的限制，一般為小于瓦級(jí)的較低功率脈沖光源，因此兩者傳感器在通常情況下難以結(jié)合在一個(gè)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的方案為一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置，其特征是包括窄帶光源、兩個(gè)光耦合器、編碼脈沖光調(diào)制器、光放大器、三個(gè)光濾波器、三個(gè)光電檢測(cè)器、電解碼器、光頻移器、電子處理器、光偏振控制器、波分復(fù)用器；窄帶光源的線寬應(yīng)小于光纖的布里淵散射譜，其發(fā)出光經(jīng)光耦合器分為兩路，一個(gè)輸出端與編碼脈沖光調(diào)制器的一個(gè)輸入端相連，另一個(gè)輸出端與光頻移器的一個(gè)輸入端相連；光頻移器的輸出端與光偏振控制器的輸入端相連，光偏振控制器的輸出端與光電檢測(cè)器的一個(gè)輸入端相連；編碼脈沖光調(diào)制器的輸出端與光放大器的輸入端相連，光放大器的輸出端與光耦合器的輸入端相連，光耦合器輸出信號(hào)與傳感光纖相連，返回的光信號(hào)經(jīng)光耦合器與波分復(fù)用器輸入端相連，波分復(fù)用器分三路輸出，其中的布里淵散射光、拉曼散射反斯托克斯光、拉曼散射斯托克斯光或瑞利散射光分別進(jìn)入三個(gè)光濾波器，光濾波器的輸出端分別與三個(gè)光電檢測(cè)器的輸入端相連，光電檢測(cè)器的輸出端，分別與電解碼器的三個(gè)輸入端相連， 電解碼器的輸出端與電子處理器的輸入端相連。優(yōu)選的，電子處理器與編碼脈沖調(diào)制器相連。優(yōu)選的，電子處理器與光頻移產(chǎn)生裝置相連。優(yōu)選的，光耦合器還可替換為光環(huán)形器。所述的編碼脈沖裝置受電子處理器控制，將輸入的直流光進(jìn)行編碼調(diào)制后輸出為光脈沖序列，這樣既可滿足拉曼散射分布式光纖傳感器所需的高能量光源的要求，又由于編碼調(diào)制的擴(kuò)頻作用，可抑制受激布里淵散射的影響，符合布里淵散射分布式光纖傳感器的光源要求。所述的光頻移產(chǎn)生器，可以是電光調(diào)制器或聲光調(diào)制器，通過調(diào)制使輸入的光信號(hào)產(chǎn)生一定的光頻移，輸出至光電檢測(cè)器與布里淵散射光信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，也可采用直接光電檢測(cè)。本實(shí)用新型的布里淵、拉曼分布式傳感器是基于信號(hào)編碼和解碼的原理，利用背向光纖自發(fā)布里淵散射光的頻譜測(cè)量光纖所受的應(yīng)變，利用背向光纖自發(fā)拉曼散射光中的反斯托克斯光和斯托克斯光測(cè)量光纖所受溫度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、應(yīng)變的雙參量測(cè)量。利用拉曼散射光測(cè)溫原理拉曼散射光的反斯托克斯光與斯托克斯光的強(qiáng)度比為[0022]
權(quán)利要求1.一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置，其特征是包括窄帶光源(1)、 光耦合器( 、光耦合器( 、編碼脈沖光調(diào)制器( 、光放大器(4)、三個(gè)光濾波器(7)、(8)、 (9)、三個(gè)光電檢測(cè)器(10)、(11)、(12)、電解碼器(13)、光頻移器(14)、電子處理器(15)、光偏振控制器(16)、波分復(fù)用器(17)；光耦合器( 一個(gè)輸出端與編碼脈沖光調(diào)制器(3)的一個(gè)輸入端相連，另一個(gè)輸出端與光頻移器(14)的一個(gè)輸入端相連；光頻移器(14)的輸出端與光偏振控制器(16)的輸入端相連，光偏振控制器(16)的輸出端與光電檢測(cè)器(10)的一個(gè)輸入端相連；編碼脈沖光調(diào)制器(3)的輸出端與光放大器的輸入端相連，光放大器的輸出端與光耦合器(5)的輸入端相連，光耦合器( 輸出信號(hào)與傳感光纖(6)相連，光耦合器 (5)與波分復(fù)用器(17)輸入端相連，波分復(fù)用器(17)分三路輸出，分別進(jìn)入光濾波器(7)、 (8)、(9)，光濾波器(7)、(8)、(9)的輸出端分別與光電檢測(cè)器(10)、(11)、(12)的輸入端相連，光電檢測(cè)器(10)、(11)、(12)的輸出端，分別與電解碼器(13)的三個(gè)輸入端相連，電解碼器(1 的輸出端與電子處理器(15)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置，其特征是電子處理器(1 與編碼脈沖調(diào)制器C3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置，其特征是電子處理器(1 與光頻移產(chǎn)生裝置(14)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置，其特征是光耦合器( 還可替換為光環(huán)形器。
專利摘要本實(shí)用新型的目的是提供一種布里淵和拉曼同時(shí)檢測(cè)的分布式光纖傳感裝置，其特征是包括窄帶光源、兩個(gè)光耦合器、編碼脈沖光調(diào)制器、光放大器、三個(gè)光濾波器、三個(gè)光電檢測(cè)器、電解碼器、光頻移器、電子處理器、光偏振控制器、波分復(fù)用器；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于在同一器件系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)布里淵散射和拉曼散射分布式光纖傳感；同時(shí)利用拉曼散射對(duì)布里淵散射進(jìn)行溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變的雙參量同時(shí)測(cè)量；并且利用編碼調(diào)制和光相干檢測(cè)技術(shù)，提高檢測(cè)信噪比，延長(zhǎng)傳感距離，提高檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G01D5/353GK202204524SQ20112032102
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者勵(lì)志成, 宋牟平, 張偉峰, 湯贇, 沈逸銘, 謝杭, 辛凱 申請(qǐng)人:杭州布里特威光電技術(shù)有限公司