[发明专利]一种分布式光纤温度应变传感装置

说明书

本发明公开了一种分布式光纤温度应变传感装置，所述分布式光纤温度应变传感装置包括：第一激光器、第二激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、电光调制器、脉冲驱动器、扰偏器、光纤环形器、拉曼波分复用器、传感光纤、第一雪崩光电二极管探测模块、第二雪崩光电二极管探测模块、微波频率计、电控衰减器、2*2光纤耦合器、平衡探测模块和多通道数据采集系统；通过联用BOTDR和DTS，解决了BOTDR的温度、应变交叉敏感效应，实现了传感光纤的温度、应变参量的在线监测。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种分布式光纤温度应变传感装置。

背景技术

分布式光纤传感技术是一种新型的在线监测技术，它直接以单模光纤作为传感器，传、感合一，具有测量距离远、无测量盲区、测量精度高等技术优势。

其中基于拉曼散射效应的分布式光纤传感装置DTS可以实现光纤沿线的温度测量，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感装置BOTDR可以实现光纤沿线的温度、应变测量。由于BOTDR的温度、应变交叉敏感效应，无法准确分析是温度还是应变造成的异常，限制了BOTDR的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种分布式光纤温度应变传感装置，通过联用BOTDR和DTS，实现了传感光纤的温度、应变参量的在线监测。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种分布式光纤温度应变传感装置，所述分布式光纤温度应变传感装置包括：第一激光器、第二激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、电光调制器、脉冲驱动器、扰偏器、光纤环形器、拉曼波分复用器、传感光纤、第一雪崩光电二极管探测模块、第二雪崩光电二极管探测模块、微波频率计、电控衰减器、2*2光纤耦合器、平衡探测模块和多通道数据采集系统；

所述第一激光器发出中心频率为f1的连续激光，经第一光纤耦合器分光，分光后一路连续激光进入光电调制器，脉冲驱动器加载于所述电光调制器之上将连续激光调制为脉冲激光，依次经扰偏器、光纤环形器、拉曼波分复用器后入射到传感光纤；第一光纤耦合器分光后的另一路连续激光进入第三光纤耦合器的输入端；

所述第二激光器发出中心频率为f2的连续激光，经第二光纤耦合器分光，分光后一路连续激光经电控衰减器进入2*2光纤耦合器，分光后另一路连续激光进入第三光纤耦合器的另一输入端；

其中，第二激光器的中心频率f2大于第一激光器的中心频率f1；

所述第三光纤耦合器的输出端与微波频率计相连，用于实现第一激光器和第二激光器的频率差的实时测量；

所述传感光纤的背向散射光包括拉曼散射光和布里渊散射光，其中，拉曼散射光经过拉曼波分复用器后分离出温度敏感的反斯托克斯光以及温度不敏感的斯托克斯光，并分别被第一雪崩光电二极管探测模块、第二雪崩光电二极管探测模块所探测；布里渊散射光经拉曼波分复用器和光纤环形器后，进入2*2光纤耦合器；

2*2光纤耦合器另一端与平衡探测模块相连，第一雪崩光电二极管探测模块、第二雪崩光电二极管探测模块和平衡探测模块的输出信号进入多通道数据采集系统，实现传感光纤的温度和应变测量。

根据一个优选的实施方式，所述分布式光纤温度应变传感装置还包括第一掺铒光纤放大器，所述第一掺铒光纤放大器设置于第一电光调制器与扰偏器之间，用于实现对脉冲激光进行放大处理。

根据一个优选的实施方式，所述分布式光纤温度应变传感装置还包括第二掺铒光纤放大器，所述第二掺铒光纤放大器设置于光纤环形器与2*2光纤耦合器之间，用于实现对布里渊散射光的放大处理。

根据一个优选的实施方式，所述中心频率f2与中心频率f1之差为9～13GHz。