[发明专利]基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器和方法

权利要求书

1.基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器，其特征在于，包括分布式反馈激光器、第一耦合器、第一偏振控制器、第一掺铒放大器、脉冲调制模块、第二掺铒放大器、带通滤波器、环形器、传感光纤、波分复用器、拉曼激光源、扰偏器、移频模块、第二偏振控制器、第二耦合器、平衡探测器和数据采集处理模块；所述分布式反馈激光器连接第一耦合器，所述第一耦合器连接第一偏振控制器和第二偏振控制器，所述第一偏振控制器、第一掺铒放大器、脉冲调制模块、第二掺铒放大器、带通滤波器、环形器依次连接，所述环形器分别连接第二耦合器和传感光纤，所述拉曼激光源、波分复用器和传感光纤依次连接，所述第二偏振控制器、移频模块、扰偏器和第二耦合器依次连接，所述第二耦合器连接平衡探测器和数据采集处理模块；所述分布式反馈激光器输出连续脉冲光信号，连续脉冲光信号经过第一耦合器后分成两路，一路经第一偏振控制器、第一掺铒放大器和脉冲调制模块调制成具有细微脉宽差的脉冲光信号，再经第二掺铒放大器、带通滤波器和环形器后注入传感光纤，在传感光纤中产生自发布里渊散射光信号，所述拉曼激光源输出的泵浦光信号经过波分复用器注入传感光纤，与布里渊散射光信号作用，放大布里渊散射光信号的功率，布里渊散射光信号返回环形器，并从环形器的另一端注入第二耦合器；另一路经过第二偏振控制器、频移模块和扰偏器后接到第二耦合器，两路光信号从第二耦合器进入平衡探测器，并在平衡探测器中进行相干探测后被转化为电信号，并由数据采集处理模块进行收集和处理。

2.根据权利要求1所述的基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器，其特征在于，所述传感光纤是普通的通信光纤，折射率n＝1.46，传感光纤中的声速V_a＝5945m/s。

3.一种如权利要求1或2所述的基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器的传感方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.分布式反馈激光器输出连续脉冲光信号，连续脉冲光信号经过第一耦合器后分成两路，一路作为探测脉冲光信号，另一作为参考脉冲光信号；

S2.探测脉冲光信号经第一偏振控制器、第一掺铒放大器、脉冲调制模块、第二掺铒放大器、带通滤波器和环形器后注入传感光纤，并在传感光纤中产生自发布里渊散射光信号；

S3.参考脉冲光信号经过第二偏振控制器、频移模块和扰偏器后接到第二耦合器；

S4.拉曼激光源输出的泵浦光信号经过波分复用器注入传感光纤，与布里渊散射光信号作用，放大布里渊散射光信号的功率，布里渊散射光信号返回环形器，并从环形器的另一端注入第二耦合器；

S5.两路光信号从第二耦合器进入平衡探测器，并在平衡探测器中进行相干探测后被转化为电信号；

S6.数据采集处理模块将步骤S5的电信号收集处理，并在处理过程中脉冲对所对应的信号在时域直接差分，得到差分信号；

S7.将差分信号利用快速傅里叶算法设置正确的时间序列长度提取差分频谱，得到布里渊频移大小，即实现对温度或应变的全分布式传感。

4.根据权利要求3所述的基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器的传感方法，其特征在于，所述步骤S1中，分布式反馈激光器的工作波段为1550nm。

5.根据权利要求3所述的基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器的传感方法，其特征在于，所述步骤S2中，探测脉冲光信号经第一偏振控制器和第一掺铒放大器后被放大，经脉冲调制模块调制成具有细微脉宽差的脉冲光信号，再经带通滤波器减少放大自发热噪声。

6.根据权利要求3所述的基于差分脉冲对与拉曼放大的温度或应变的传感器的传感方法，其特征在于，所述步骤S4中，拉曼激光源的工作波段为1450nm。