[发明专利]一种光纤探测方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种光纤探测方法及系统，包括：激光器、传感光纤、第一环形器、第二环形器和采集器；激光器向第一环形器发送传感脉冲和泵浦脉冲，传感脉冲的发送时间早于泵浦脉冲的发送时间；第一环形器通过传感光纤传输传感脉冲和泵浦脉冲；第二环形器接收到传感脉冲后通过传感光纤向第一环形器发送传感脉冲，传感脉冲与泵浦脉冲在传感光纤中发生受激布里渊散射作用，得到携带布里渊散射信息的传感脉冲；第一环形器接收到携带布里渊散射信息的传感脉冲后，向采集器发送携带布里渊散射信息的传感脉冲；采集器接收到携带布里渊散射信息的传感脉冲后，存储布里渊散射信息。应用本发明实施例提供的技术方案，可以节省光纤，实现单纤长距离探测。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种光纤探测方法及系统。

背景技术

分布式光纤传感器以光纤为传输介质，具有体积小、质量轻、易弯曲、损耗小、抗电磁干扰、抗辐射性能好等优点，在未来智能电网、油田管线安全监控，桥梁、航天器机翼等关键建筑结构监控等重要领域具有广泛的应用需求。其中，基于布里渊散射的分布式传感器得到的布里渊散射信息包括布里渊增益和布里渊频移等信息，与温度和应力变化呈线性关系，从而可以测量温度和应力信息。

目前，相比于基于自发布里渊散射(Spontaneous Brillouin Scattering，SpBS)原理的布里渊光时域反射(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry，BOTDR)技术，基于受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering，SBS)原理的布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA)技术的散射效率大大增强，但由于传统BOTDA系统中光纤两端的激光器频率不同步，引起了相位噪声问题，为解决该问题，对传统BOTDA系统进行改进，在BOTDA系统增设了环路结构，即除传感光纤外，额外增加一根与传感光纤等长的引导光纤。基于长距离BOTDA传感器中的环路技术虽然有效克服了两端激光器频率不同步的问题，但该改进后的BOTDA系统必须用引导光纤将传感脉冲引到传感光纤尾端，使传感脉冲在传感光纤内与泵浦脉冲发生SBS作用，传感光纤只占整根光纤(传感光纤+引导光纤)长度的一半，浪费了一半的光纤，增加了传感成本。

自相干探测瑞利布里渊时域分析技术中，与泵浦脉冲进行SBS作用是连续光的后向瑞利散射后得到的传感脉冲，连续光的后向瑞利散射后得到的传感脉冲功率很低，限制了传感距离，且SBS作用后得到的携带SBS信息的传感脉冲的信噪比低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光纤探测方法及系统，以保证传感脉冲和泵浦脉冲的频率同步，节省光纤，降低传感成本，提高传感距离以及携带SBS信息的传感脉冲的信噪比。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种光纤探测系统，所述光纤探测系统包括：激光器、传感光纤、第一环形器、第二环形器和采集器；

所述激光器，用于向所述第一环形器发送传感脉冲和泵浦脉冲，所述传感脉冲的发送时间早于所述泵浦脉冲的发送时间，所述传感脉冲和泵浦脉冲之间的时延为一个传感脉冲脉宽；

所述第一环形器，用于通过所述传感光纤传输所述传感脉冲和泵浦脉冲；

所述第二环形器，用于接收到所述传感脉冲后，通过所述传感光纤向所述第一环形器发送所述传感脉冲，以使所述传感脉冲与所述泵浦脉冲在所述传感光纤中发生受激布里渊散射作用，得到携带布里渊散射信息的传感脉冲；

所述第一环形器，用于接收到所述携带布里渊散射信息的传感脉冲后，向所述采集器发送所述携带布里渊散射信息的传感脉冲；

所述采集器，用于接收到所述携带布里渊散射信息的传感脉冲后，存储所述布里渊散射信息。

可选的，所述光纤探测系统还包括：衰减器；