專利名稱：Botda和potdr相結合的分布式光纖傳感系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖技術領域，具體涉及ー種基于BOTDA (布里淵光時域分析儀)和POTDR (偏振光時域反射計)相結合的分布式光纖傳感系統。
背景技術：
分布式光纖傳感技術以光纖為傳感介質，可以同時獲取傳感光纖區域內隨時間和空間變化的被測物理量的分布信息。基于受激布里淵散射的布里淵光時域分析儀(BOTDA)在溫度、應變測量上所達到測量精度、測量范圍以及空間分辨率均高于其它傳感技術，這種技術在建筑物、石油管道、電カ設施健康檢測、火災預警等方面有廣泛的應用前景。
偏振光時域反射(POTDR)傳感是通過檢測光纖中偏振態變化來達到分布式光纖傳感的目的。由于在傳感光纖反射點處散射光與前向傳輸光的偏振態直接相關，因此背向瑞利散射光就攜帯有散射點處前向傳輸光的偏振信息，所以對背向散射光的偏振態進行檢測即可獲得外界物理量的變化。實際應用中，在關系國計民生、國家命脈的重要監測場合(如石油管道、地埋高壓線等安全監測)，除了需要對其溫度、應變等參量進行長期監測之外，還需要對盜油、盜電纜等突發事件做出即時響應。傳統的布里淵光纖傳感器對應變的感知速度相對較慢，因此很難進行即時報警，因此必須輔以另外的長距離實時監測技術手段。基于瑞利散射的POTDR以其實時動態監測、高靈敏度、傳感距離遠、定位準確成為安防領域應用最有發展前景的分布式光纖傳感網。因此在同時融合了 BOTDA和POTDR的光纖傳感網中，利用POTDR工作模式進行入侵擾動動態監測，同時利用BOTDA工作模式進行溫度和應變的定量監測，可構成具有入侵預警和安全監測雙重功能的復合式光纖時域分析監測網，可有效遏制人為和自然事故的發生，具有廣泛的應用前景。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統，共用激光源，器件以及傳感光纖，在能檢測溫度/應變值的情況下，同時快速的檢測入侵擾動，構成具有入侵預警和安全監測雙重功能的復合式光纖時域分析監測網。本發明所提出的技術問題是這樣解決的，提供一種基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統該系統方法包括以下步驟
a)將連續光激光器輸出的偏振光用分束器分成兩路之后得到的兩路光分別作為BOTDA的探測光和泵浦光，作為BOTDA的泵浦光的這一路光同時作為POTDR的信號光；或采用兩個激光源，波長差為Xnm，兩路光分別作為BOTDA的探測光和泵浦光，作為BOTDA的泵浦光的這一路光同時作為POTDR的信號光；
b)步驟a中所述探測光通過微波源驅動的電光調制器調制，對原始載波進行頻率搬移，然后放大之后經過擾偏器，進入傳感光纖；c)步驟a中所述泵浦光通過波形發生卡驅動的聲光調制器產生脈沖，經放大之后，進入傳感光纖；或其中POTDR的信號光與BOTDA的泵浦光通過波分復用器WDM進行合束后經過同一個聲光調制器產生脈沖，經放大之后，進入傳感光纖；
d)正向傳播的探測光和反向散射的泵浦光經環行器3端ロ輸出，通過波分復用器WDM，分成的兩路光信號分別經過探測器，然后對數據分別進行處理；
e)向傳感光纖注入探測光及泵浦光，對微波發生器掃頻，通過對波分復用器WDM的一路輸出信號進行數據處理可得出功率-布里淵頻移-距離三維圖，從而計算出傳感光纖的溫度/應變分布；同時，對另一路信號進行數據處理，可計算光纖中發生顯著偏振變化的位置，從而實時獲取出傳感光纖的擾動信息。進ー步地，所述基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統，其特征在于，步驟a中，探測光是非偏振光(例如，可將擾偏器置于電光調制器之后，將原先的偏振光信號進行充分去偏)；泵浦光是偏振光，使這一路偏振光作為布里淵泵浦光的同時能作為P-OTDR的信號光。 進ー步地，所述基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統，其特征在于，步驟d中，采用窄帶波分復用器WDM，分離出經過聲光移頻之后的泵浦光信號和探測光短波長邊帶信號。更進ー步地，所述基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統，其特征在于，步驟a中，采用兩個激光源，波長差為Xnm (顯著大于傳感光纖的布里淵頻移)，其中POTDR的信號光與BOTDA的泵浦光通過波分復用器WDM進行合束后經過同一個聲光調制器加載脈沖信號；在環形器的3端ロ，通過另ー個波分復用器WDM分離探測光短波長邊帶信號和P-OTDR信號光后分別進行探測。
圖I是本發明所提供的基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統結構圖；其中，I、激光器，2、耦合器，3、聲光調制器，4、摻鉺光纖放大器，5、隔離器，6、探測器，7、波分復用器WDM，8、環行器，9、長距離光纖，10、擾偏器，11、隔離器，12、數據采集處理系統，13、摻鉺光纖放大器，14、電光調制器，15、頻率源，16、偏振控制器，17、波形發生卡，18、探測器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進ー步描述
如圖I所示本發明的布里淵光時域分析系統，包括I、激光器，2、耦合器，3、聲光調制器，4、摻鉺光纖放大器，5、隔離器，6、探測器，7、分復用器WDM，8、環行器，9、長距離光纖，10、擾偏器，11、隔離器，12、數據采集處理系統，13、摻鉺光纖放大器，14、電光調制器，15、頻率源，16、偏振控制器，17、波形發生卡，18、探測器。其中，激光器I與耦合器2相連，把激光分成兩束，耦合器2與聲光調制器3相連，聲光調制器3與信號發生器17相連，信號發生器17用來驅動聲光調制器，聲光調制器將激光調制成脈沖光，聲光調制器與摻鉺光纖放大器4相連，摻鉺光纖放大器4與隔離器5相連，隔離器5與環行器8的I端ロ相連，環行器8的2端ロ與長距離光纖9相連；耦合器2與偏振控制器16相連，偏振控制器16與電光調制器14相連，用來克服所述電光調制器的偏振相關性，微波源15與電光調制器14相連，微波源用來驅動電光調制器14，電光調制器14與摻鉺光纖放大器13相連，摻鉺光纖放大器13與隔離器11相連，隔離器11與擾偏器10相連，擾偏器10與長距離光纖相連；環行器8的3端ロ與波分復用器WDM7相連，波分復用器WDM7分別與探測器6和探測器18相連，探測器18與探測器6與數據采集處理模塊12相連。本發明所提出的技術問題是這樣解決的提供一種基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統該方法包括以下步驟
a)將連續光激光器輸出的偏振光用分束器分成兩路之后得到的兩路光分別作為BOTDA的探測光和泵浦光，作為BOTDA的泵浦光的這一路光同時作為POTDR的信號光；
b)步驟a中所述探測光通過微波源驅動的電光調制器調制，對原始載波進行頻率搬移，然后放大之后經過擾偏器，進入傳感光纖；
c)步驟a中所述泵浦光通過波形發生卡驅動的聲光調制器產生脈沖，經放大之后，進 入傳感光纖；
d)正向傳播的探測光和反向散射的泵浦光經環行器3端ロ輸出，通過波分復用器WDM，分成的兩路光信號分別經過探測器，然后對數據分別進行處理；
e)向傳感光纖注入探測光及布里淵泵浦光，對微波發生器掃頻，通過對波分復用器WDM的一路輸出信號進行數據處理可得出功率-布里淵頻移-距離三維圖，從而計算出傳感光纖的溫度/應變分布；同時，對另一路信號進行數據處理，可計算光纖中發生顯著偏振變化的位置，從而實時獲取出傳感光纖的擾動信息。
權利要求
1.一種基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統,該方法包括一下步驟 a)將連續光激光器輸出的偏振光用分束器分成兩路之后得到的兩路光分別作為BOTDA的探測光和泵浦光，作為BOTDA的泵浦光的這一路光同時作為POTDR的信號光；或采用兩個激光源，波長差為Xnm，兩路光分別作為BOTDA的探測光和泵浦光，作為BOTDA的泵浦光的這一路光同時作為POTDR的信號光；b)步驟a中所述探測光通過微波源驅動的電光調制器調制，對原始載波進行頻率搬移，然后放大之后經過擾偏器，進入傳感光纖；c)步驟a中所述泵浦光通過波形發生卡驅動的聲光調制器產生脈沖，經放大之后，進入傳感光纖；或其中POTDR的信號光與BOTDA的泵浦光通過波分復用器WDM進行合束后經過同一個聲光調制器產生脈沖，經放大之后，進入傳感光纖；d)正向傳播的探測光和反向散射的泵浦光經環行器3端ロ輸出，通過波分復用器WDM，分成的兩路光信號分別經過探測器，然后對數據分別進行處理；e)向傳感光纖注入探測光及泵浦光，對微波發生器掃頻，通過對波分復用器WDM的一路輸出信號進行數據處理可得出功率-布里淵頻移-距離三維圖，從而計算出傳感光纖的溫度/應變分布；同時，對另一路信號進行數據處理，可計算光纖中發生顯著偏振變化的位置，從而實時獲取出傳感光纖的擾動信息。
2.如權利要求I所述基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統，其特征在于，步驟a中，探測光是非偏振光；泵浦光是偏振光，使這一路偏振光作為布里淵泵浦光的同時能作為P-OTDR的信號光。
3.如權利要求I所述基于BOTDA和POTDR相結合的分布式光纖傳感系統，其特征在于，步驟d中，采用窄帶波分復用器WDM，分離出經過聲光移頻之后的泵浦光信號和探測光短波長邊帶信號。
全文摘要
本方法公開了一種布里淵光時域分析儀(BOTDA)和偏振光時域反射計(POTDR)相結合的分布式光纖傳感系統。本系統是在一套系統中結合了傳統的BOTDA和POTDR，可以在檢測長距離溫度和應變的信息的同時實現長距離入侵的動態監測，從而構成具有入侵預警和安全監測雙重功能的復合式光纖時域分析監測網，可有效遏制人為和自然事故的發生，具有廣泛的應用前景。
文檔編號G01D5/28GK102829807SQ20121034835
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者饒云江, 王子南, 姜蕓, 彭飛 申請人:電子科技大學