[实用新型]一种长距离高分辨率布里渊光学时域分析仪

说明书

本实用新型公开了一种长距离高分辨率布里渊光学时域分析仪，包括：测量系统一，具有脉冲连续光生成模块一、信号处理采集模块一、通信模块一、主控模块一以及光学放大模块一；测量系统二，具有脉冲连续光生成模块二、信号处理采集模块二、通信模块二、主控模块二以及光学放大模块二；数据反演系统，分别与通信模块一和通信模块二通信连接；本实用新型测量距离长、精度好、空间分辨率高。

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，尤其是一种长距离高分辨率布里渊光学时域分析仪。

背景技术

布里渊光学时域分析仪（BOTDA）相对于布里渊光学时域反射仪（BOTDR）及其他分布式光纤传感系统来说，有着测量速度快，测量距离长，空间分辨率高，测量精度高的优点；如图1所示，现有的BOTDA中，光纤采用U型往返配置的环路结构；从光纤的两端注入脉冲泵浦光以及连续探测光，脉冲泵浦光的频率固定不变，连续探测光的频率则来回扫描，以实现光纤布里渊频谱的扫描，从而实现光纤温度、应变感知。

但是，由于随着测量距离的变长导致的脉冲泵浦光逐渐衰减、脉冲泵浦光有限的消光比导致的非本地效应、连续探测光受激布里渊阈值的限制导致传输距离不够等等使得BOTDA整个测量范围内的精度会随光纤距离变长而变差，光纤首端（距离脉冲泵浦光输入端近端）测量精度较高，光纤末端（离连续探测光输入端近端）测量精度较差，这种情况在长距离测量时尤为明显，因此在保证测量精度的要求下，一般长距离测量很难实现高空间分辨率。

目前，在油气管线、架空线OPGW、海底光电复合缆、海底光缆等领域的温度或者应力测量应用中，长距离、高空间分辨率、高测量精度的要求越来越多；比如，在江苏已有风电场从陆上开关站到海上升压站的传输距离甚至已经超过了100km（即环路超过200km），随着海上风电场开发由近海发展向远海，浅海发展向深海，这样远距离的测量需求越来越来迫切；然后国内外的商业化系统的测量距离大多只能做到60km（即120km环路），空间分辨率在3.5m时，精度才能保证在±1℃；目前有效的改善方案有外差探测，主机近端泵浦放大以及远端远程泵浦放大，前者方案复杂，实现难度高，后者解决不了长距离与高空间分辨率和高测量精度之间的矛盾问题，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。

实用新型内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本实用新型提供了一种长距离高分辨率布里渊光学时域分析仪，包括：测量系统一，具有脉冲连续光生成模块一、信号处理采集模块一、通信模块一、主控模块一以及光学放大模块一；所述脉冲连续光模块一具有脉冲输出端一以及连续光输出端一；所述脉冲输出端一与光纤环形器一的第一端口相连接，所述光纤环形器一的第二端口用于与光电复合缆的待测光纤一的首端直接或间接相连接，所述连续光输出端一用于与传输光纤一的首端直接或间接相连接，所述光学放大模块一的输入端和输出端分别用于与传输光纤一的末端和所述待测光纤一的末端直接或间接相连接；所述光纤环形器一的第三端口与所述信号处理采集模块一的输入端相连接，所述主控模块一与所述信号处理采集模块一和所述通信模块一通信连接；测量系统二，具有脉冲连续光生成模块二、信号处理采集模块二、通信模块二、主控模块二以及光学放大模块二；所述脉冲连续光模块二具有脉冲输出端二以及连续光输出端二；所述脉冲输出端二与光纤环形器二的第一端口相连接，所述光纤环形器二的第二端口用于与所述光电复合缆的待测光纤二的末端直接或间接相连接，所述连续光输出端二用于与传输光纤二的末端直接或间接相连接，所述光学放大模块二的输入端和输出端分别用于与传输光纤二的首端和所述待测光纤二的首端直接或间接相连接；所述光纤环形器二的第三端口与所述信号处理采集模块二的输入端相连接，所述主控模块二与所述信号处理采集模块二和所述通信模块二通信连接；数据反演系统，分别与所述通信模块一和所述通信模块二通信连接。