[发明专利]提高OFDR单次扫描解调速度的装置及方法

说明书

本发明提供了一种显著提高OFDR单次扫描解调速度的装置及方法，装置包括了扫频光源、1xN光纤分束器、辅助触发模块、辅助时钟模块、测量模块、数据采集卡和计算机，该装置可产生三个拍频信号。在扫频光源扫描过程中，在第一拍频信号的触发下，第二拍频干涉作为时钟信号，对第三拍频信号进行等频率间隔分段采集。本发明在单次扫描过程中实现分成N段采集，可将调解速度中占比最重的扫描时间压缩N倍，并保证了分段采集的数据在波长(频率)上具有严格的重复性。因此，本发明在保证OFDR技术实现通信或者传感测量的前提下，采用分段采集的思想，将调解速度中占比最大的扫描时间压缩N倍，显著提高了OFDR单次扫描解调速度。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，更具体而言,涉及一种本发明涉及一种显著提高OFDR单次扫描解调速度的装置及方法。

背景技术

光频域反射技术(OFDR)是一种新兴分布式光纤测量传感技术，其基本原理主要基于扫频光源和光外差检测技术相结合。根据解调速度快慢可将OFDR系统分为静态OFDR系统和动态OFDR系统。OFDR系统解调速度主要受限于三大因素：激光器扫描速度、采集卡采集及传输速率、计算机数据处理能力。通常一次标准的测量包含激光器扫描、数据采集卡采集及数据传输和计算机分析处理各个步骤。

目前采集卡采集和传输数据速率显著上升，计算机数据处理能力也在飞速发展。激光器扫描时间在单次OFDR系统测量中时间占比高，因此对于OFDR系统而言，提高激光器扫描速度可以大大缩短OFDR系统单次测量所需时间。

OFDR系统中使用的扫频激光器大多数是基于外腔调制，即：通过改变激光器谐振腔长来实现扫频激光的输出。在扫描过程中，激光器腔的其中一个面固定不动，另一个面通过电机控制其线性移动，从而使得输出的激光的波长是线性变化的。腔长从最大(短)到最短(长)为一个扫描周期，即激光实现了一次线性扫频输出。传统方式缩短OFDR激光扫描时间占比的方式是提高激光器的扫描速度。通过激光器的快速扫描，并利用采集卡采集其中一段波长数据，传输到计算机进行相应分析处理。因此，传统方式单次测量时间大于激光器的扫描时间。要想提高OFDR系统解调速度，必须提高激光器的扫描速度。激光器的扫描速度受限于激光器的电机、反射镜等机械机构装置，并且扫描速度过快产生的加速冲击以及减速停顿容易损坏激光器内部精密部件。

发明内容

针对现有技术的不足或者改进需求，本发明的目的在于提供一种可显著提高OFDR单次扫描解调速度的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供一种提高OFDR单次扫描解调速度的装置，该装置包括扫频光源、1xN光纤分束器、辅助触发模块、辅助时钟模块、测量模块、数据采集卡和计算机，其中：

所述扫频光源，用于发出波长周期性线性变化的扫频激光；

所述1xN光纤分束器，用于将扫频激光分为三路，分别进入辅助触发源模块、辅助时钟模块和测量模块；

所述辅助触发源模块，用于使进入其内的扫频激光发生拍频干涉，产生第一拍频信号；

所述辅助时钟模块，用于使进入其内的扫频激光发生拍频干涉，产生第二拍频信号，该第二拍频信号经过转化后作为数据采集卡的外部时钟；

所述测量模块，用于使进入其内的扫频激光发生拍频干涉，产生第三拍频信号；

所述数据采集卡，用于在扫频光源扫描过程中，在第一拍频信号的触发下，第二拍频干涉作为时钟信号，对第三拍频信号进行等频率间隔分段采集；第一拍频信号每触发一次，完成一次完整的数据采集；每次采集的数据中，相应分段数据的起始波长和结束波长一致；

所述计算机，用于对扫频光源、辅助触发模块、数据采集卡进行控制，并对采集的第一拍频信号进行处理分析。