[发明专利]一种高性能的分布式光纤传感系统及方法

权利要求书

1.一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，包括：多波长窄线宽光源、调制单元、分路器、波分复用器、解波分复用器、环形器、传感光纤、解调模块及上位机；

所述多波长窄线宽光源发出包含n个波长的连续光，经第一分路器分为两路，一路作为参考光，一路作为信号光通过所述调制单元进行各波长异步调制为探测光；

所述调制单元的输入端连接输入所述多波长窄线宽光源，所述调制单元的输出端连接第二分路器；所述第二分路器对应连接m路环形器的第一端口，m路环形器的第二端口连接对应的m路传感光纤，m路环形器的第二端口连接对应的解波分复用器；每个解波分复用器对应连接n个解调模块，所述解调模块连接上位机；

所述探测光经第二分路器分为m路探测光，m路探测光经环形器第一端口进入连接于环形器第二端口的m路传感光纤；所述探测光在传感光纤内传播产生背向瑞利散射光，背向瑞利散射光经沿传感光纤返回后经环形器第三端口进入解波分复用器；解波分复用器将包含有n个波长的探测光产生的瑞利散射光进行解复用，分为n路瑞利散射光；n路瑞利散射光与波长相对应的参考光进入解调模块，解调模块解调出每个波长的探测光所产生的瑞利散射光携带的作用于传感光纤的外界信息，并传输至上位机；所述上位机将n个解调模块获取的信息进行处理，获取高质量的传感信号；及所述上位机处理m路传感光纤的信号，获取m路传感光纤所监测的信号。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述调制单元对信号光进行各波长异步脉冲调制有两种方式，第一种为选用扫频滤波器的方式进行调制，通过设置扫频滤波器的扫描速率，将多波长连续光进行异步脉冲调制为探测光；

第二种为选用多路信号发生器和调制器的方式进行调制，不同波长的信号光进入不同的调制器，多路信号发生器每路控制信号之间延迟触发调制器实现异步调制。

3.根据权利要求2所述的一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，选用扫频滤波器进行调制时，所述调制单元包括扫频滤波器、掺铒光纤放大器EDFA，所述扫频滤波器的输入端连接第一分路器，所述扫频滤波器的输出端连接掺铒光纤放大器EDFA，所述掺铒光纤放大器EDFA连接第二分路器；

记所述扫频滤波器的带宽为Δλ，扫频滤波器的扫频速率为Δλ₁/秒，则波长为λ_n的光脉冲宽度为相邻两个波长λ_q与λ_q-1之间的光脉冲延迟为

4.根据权利要求2所述的一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，选用多路信号发生器和调制器进行调制时，所述调制单元包括第一波分复用器、分路器、多路信号发生器、调制器和第二波分复用器，所述第一波分复用器的输入端连接输入所述多波长窄线宽光源，所述第一波分复用器的输出端连接对应的分路器，分路器连接对应的调制器；所述多路信号发生器连接各个调制器，各个调制器连接第二波分复用器，所述第二波分复用器通过掺铒光纤放大器EDFA连接第二分路器；

多路信号发生器多路控制信号并行控制调制器，且每路控制信号之间延迟时间通过设置多路信号发生器的参数灵活可调，进入每个调制器的光波长数量为q，q≥1。

5.根据权利要求4所述的一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，当调制单元对信号光进行调制产生频移时，在参考光路加入移频装置使得参考光与调制单元产生的与参考光波长相对应的探测光之间无频差。

6.根据权利要求4所述的一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述调制器的工作方式采用脉冲调制或者连续波调制。

7.根据权利要求1所述的一种高性能的分布式光纤传感系统，其特征在于，m路传感光纤采用分别单独成缆，或者采用m根传感光纤集成在一根光缆中形成多芯光纤；

所述多波长窄线宽光源为多波长窄线宽激光器发射出的激光而形成的n个波长的连续光，所述多波长窄线宽激光器的波长与所述波分复用器、解波分复用器、分路器、环形器、掺铒光纤放大器器件的通带相匹配。