[发明专利]一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置

说明书

本发明一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置，属于分布式光纤传感技术领域；解决了布里渊光时域反射仪在温度、应变同时测量的交叉敏感问题；通过测量传感光纤中布里渊后向散射强度、瑞利后向散射强度、布里渊频移信息，用瑞利后向散射强度和布里渊后向散射强度的比值表示布里渊后向散射强度，实现对温度和应变的同时测量；通过对窄线宽激光信号进行混沌外调制，对系统中存在的相干瑞利噪声进行了极大程度的抑制，提升了系统的信噪比，实现了对温度和应变的高精度探测；对探测光信号和参考光信号进行混沌互相关，实现了高空间分辨率检测；本发明可应用于电缆覆冰监测、周界安防、输气管线安全检测等领域。

技术领域

本发明涉及布里渊光时域反射仪，属于分布式光纤传感技术领域，更具体地说，本发明涉及一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置。

背景技术

近年来，布里渊光时域反射仪由于其具有单端注入、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，广泛应用于电缆覆冰监测、周界安防、输气管线安全检测等领域。由于交叉敏感问题的存在，长期以来布里渊光时域反射仪仅用于对温度或应变的单参量测量，随着科技水平的发展，单参量测量的光纤传感系统已经不能满足实际的应用需要。在现有交叉敏感问题解决方案中，铺设双路传感光纤的方案存在施工困难、成本较高的问题；利用布里渊散射谱特征设置双参量矩阵解调温度和应变的方案存在受外界环境影响较大，测量精度不够高的问题。利用布里渊联合拉曼散射是较为实用的解决交叉敏感问题的方案，但在传统的方案中，由于相干瑞利噪声等噪声的影响，存在系统中信噪比较低的问题。因此，提升系统测量精度和信噪比，成为布里渊联合拉曼散射实现温度与应变同时测量急需解决的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置，包括窄线宽混沌外调制激光模块、光纤后向散射光信号采集模块、瑞利后向散射光强度信息采集模块、布里渊后向散射光强度信息采集模块、布里渊频移信息及温度/应变位置信息采集模块、信号处理模块，所述窄线宽混沌外调制激光模块将连续窄线宽激光信号外调制成窄线宽混沌信号，随后进入光纤后向散射光信号采集模块，获得光纤中的布里渊后向散射光信号和瑞利后向散射光信号，瑞利后向散射光信号输入瑞利后向散射光强度信息采集模块获取瑞利后向散射光强度信息并发送至信号处理模块，布里渊后向散射光信号输入布里渊后向散射光强度信息采集模块获取布里渊后向散射光强度信息并发送至信号处理模块，将通过布里渊频移信息及温度/应变位置信息采集模块获取的布里渊频移信息以及通过混沌互相关获取的温度/应变位置信息发送至信号处理模块。

所述窄线宽混沌外调制激光模块包括窄线宽激光器、电光调制模块、第一光耦合器、自发辐射源、第二光环形器、第四光滤波器、可调光衰减器、第三光环形器、半导体激光器、第五光电探测器，所述自发辐射源的输出端连接第二光环形器的a端，第四光滤波器连接第二光环形器的b端，第二光环形器的c端经可调光衰减器连接第三光环形器的a端，半导体激光器连接第三光环形器的b端，第三光环形器的c端经第五光电探测器连接电光调制模块，窄线宽激光器输出的连续光信号在电光调制模块被外调制成混沌光，电光调制模块的输出端接第一光耦合器的a端，将混沌光信号分为探测光路和参考光路，分别输入光纤后向散射光信号采集模块、布里渊频移信息及温度/应变位置信息采集模块。