[发明专利]增加探测长度的探测单元及分布式物理量测量装置

说明书

本发明公开了一种增加探测长度的探测单元，用于延长分布式物理量测量装置的探测范围，其特征在于，包括：光纤耦合器，所述光纤耦合器包括本体，用于耦合所述分布式物理量远端探测装置以将探测光引入本体的至少第一端口；包括反射结构以向所述本体提供参考光的第二端口；用于与传感光纤相耦合以将包括被测物理量信息的测量光引入所述本体的第三端口。本发明将一种增加探测长度的分布式物理量探测单元应用在基于光频域反射技术的分布式物理量测量装置中，测量主机和被测结构之间不再占用系统测量长度，进而可以将传感光纤布置于离主机很远的地方，适用于测量主机和被测结构相距较远的测量场合。本发明还公开了对应的分布式测量装置。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及对物理量进行探测的装置。

背景技术

基于光频域反射技术原理实现的分布式物理量测量是一种可以实现物理量分布式测量的一种技术手段，相关的较早的文献包括：[1]Distributed measurement ofstatic strain in an optical fiber with multiple Bragg gratings at nominal lyequal wavelengths[J].Appl ied Optics，1998，37(10):1741-1746；[2]High-spatial-resolution distributed strain measurement in optical fiber with Rayleighscatter[J].Appl ied Optics，1998，37(10):1735-1740。根据现有技术报道，基于光频域反射技术原理实现的分布式物理量测量装置中，传感或测量的长度是有限的，一方面和非线性校正方法有关，如采用辅助干涉仪作为外时钟对测量干涉光路采样，此时最长测量长度为辅助干涉仪光程差的四分之一(Song，J.，et al.，Long-Range High SpatialResolution Distributed Temperature and Strain Sensing Based on OpticalFrequency-Domain Reflectometry.IEEE Photonics Journal，2014.6(3):p.1-8.)。此外，最长测量距离还和光源的相位噪声和系统噪声水平有关。在实际工程和系统设计上，最大测量长度往往还不只是上述两个因素，而是综合考虑分布式物理量解调速度，数据量，精度等等因素。但是，可以肯定的是尽管在仪器性能追求上测量长度越长越好，但是实际系统或产品上这一长度是有限的。一般作为传感或测量用的基于光频域反射技术原理实现的分布式物理量测量装置中，测量长度一般只有十几米。这一长度限制了该装置在某些特定场合的应用。尤其是测量主机和被测结构之间间隔很远的场景，从测量主机到被测结构之间的这段光纤很长，而这部分光纤占用了一部分系统测量长度，导致能够真正用在被测结构上的传感光纤长度大为减小。本发明为了解决这一问题，在分布式物理量测量装置引入一种远端探测装置，目的是使得测量主机和被测结构之间的光纤不占用测量长度，这一发明在实际工程应用中具有很大价值。缓解了系统对测量长度指标的压力，将全部测量长度都用于被测结构。

发明内容

本申请的一些实施例提供了一种增加探测长度的探测单元，用于延长分布式物理量测量装置的探测范围，其包括：光纤耦合器，所述光纤耦合器包括本体，用于耦合所述分布式物理量远端探测装置以将探测光引入本体的至少第一端口；包括反射结构以向所述本体提供参考光的第二端口；用于与传感光纤相耦合以将包括被测物理量信息的测量光引入所述本体的第三端口；其中，所述本体被配置为能够将自所述第一端口导入的探测光传输至所述第二端口和第三端口，以及使得来自第二端口的参考光以及将来自所述第三端口的所述测量光发生干涉并传输至第一端口。