[发明专利]基于双声光调制器的光时域反射仪及其共模抑制方法有效

专利信息
申请号: 201410152484.1 申请日: 2014-04-16
公开(公告)号: CN103900623B 公开(公告)日: 2017-09-26
发明(设计)人: 闫奇众;印新达;谢竞 申请(专利权)人: 武汉理工光科股份有限公司
主分类号: G01D5/353 分类号: G01D5/353
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102 代理人: 许美红,唐万荣
地址: 430223 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 基于 双声 调制器 时域 反射 及其 抑制 方法
【权利要求书】:

1.一种基于双声光调制器的相位敏感型光时域反射仪的共模抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:

激光器输出频率为ω+Δω的光信号,其中激光器产生的频率噪声为Δω;

将激光器输出的光信号分为两路光信号,将第一路光信号经过一个声光调制器进行调制,调制后的频率变为ω+Δω+f1+Δf1,第二路光信号经过另一个声光调制器进行调制,调制后的频率变为ω+Δω+f2+Δf2;

对两路光信号进行直接拍频,以消除激光器的频率噪声Δω,生成频率为(f1-f2)+(Δf1-Δf2)的参考信号;

第一路光信号经放大后进入传感光纤,传感光纤的背向散射光的频率为ω+Δω+f1+Δf1+ΔΦ,其与第二路光信号经过拍频后得到频率为(f1-f2)+(Δf1-Δf2)+ΔΦ的测量信号;

采集所述测量信号与所述参考信号,并进行相位解调,以对参考信号和测量信号进行相位比较,获得待测信号ΔΦ。

2.一种基于双声光调制器的相位敏感型光时域反射仪,其特征在于,包括:

激光器,输出光信号,该光信号中包含激光器产生的频率噪声;分光器件,将激光器产生的光信号分为第一路光信号和第二路光信号,其中第一路光信号注入传感光纤;

第一声光调制器,与分光器件连接,对第一路光信号进行声光调制;

第二声光调制器,与分光器件连接,对第二路光信号进行声光调制;

第一拍频电路,将经过第一声光调制器和第二声光调制器调制的信号进行拍频,生成参考信号,以消除激光器的频率噪声;

第二拍频电路,将传感光纤的背向散射光与第二路光信号进行拍频,得到测量信号;

多通道同步数据采集电路,与第一拍频电路和第二拍频电路连接,采集参考信号和测量信号;

数字信号并行计算单元,将多通道同步数据采集电路采集的数字信号进行相位解调,以对参考信号和测量信号进行相位比较,获得待测信号。

3.根据权利要求2所述的反射仪,其特征在于,该反射仪还包括数据显示及存储模块,将数字信号并行计算单元的待测信号进行显示和存储。

4.根据权利要求2所述的反射仪,其特征在于,该反射仪还包括时序同步及控制电路,与多通道同步数据采集电路连接,对其进行控制,实现光探测脉冲触发和同步采样;第一声光调制器和第二声光调制器均通过射频信号驱动源驱动。

5.一种基于双声光调制器的相位敏感型光时域反射仪,其特征在于,包括窄线宽光纤激光器(1)、第一光纤耦合分束器(2)、第二光纤耦合分束器(5)、第三光纤耦合分束器(6)、第四光纤耦合分束器(10)、第五光纤耦合分束器(12)、第一声光调制器(3)、第二声光调制器(4)、掺铒光纤放大器(7)、光纤环形器(8)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(13)和多通道同步数据采集卡(14);

所述窄线宽光纤激光器(1) 发出的光经所述的第一光纤耦合分束器(2)分成两路光信号,其中一路光信号经过第一声光调制器(3),另一路光信号经过第二声光调制器(4),两路光信号经过声光调制后再通过第二光纤耦合分束器(5)和第三光纤耦合分束器(6);

经过第一光纤耦合分束器(2)、第二光纤耦合分束器(5)的光又被各自分为两路,其中一路经由掺铒光纤放大器(7)、光纤环形器(8)注入到传感光纤(9),传感光纤(9)的背向散射信号光通过光纤环形器(8)的一个端口进入第五光纤耦合分束器(12)的一端,与来自第二声光调制器(4)并经过第三光纤耦合分束器(6)的一路光汇合,共同作用于第二光电探测器(13),形成测量信号;

经过第二光纤耦合分束器(5)和第三光纤耦合分束器(6)的其他两路光信号经由第四光纤耦合分束器(10)汇合共同作用于第一光电探测器(11);

多通道同步数据采集卡(14)与第一光电探测器(11)、第二光电探测器(13)连接,对两者的电压信号进行采集;

该反射仪还包括数字信号并行计算单元(15)和数据显示及存储模块(16),数字信号并行计算单元(15)将多通道同步数据采集卡(14)采集的数字信号进行滤波、特征提取和事件模式识别,最后将处理结果送到数据显示及存储模块(16)。

6.根据权利要求5所述的反射仪,其特征在于,该反射仪还包括时序同步及控制电路(17)、第一射频信号驱动源(18)和第二射频信号驱动源(19),时序同步及控制电路(17)与多通道同步数据采集卡(14)连接,对其进行控制,实现光探测脉冲触发和同步采样;第一射频信号驱动源(18)驱动第二声光调制器(4),第二射频信号驱动源(19)驱动第一声光调制器(3)。

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