[发明专利]基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统

权利要求书

1.一种基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：包括窄谱光源；

窄谱光源发出的光经耦合器1输出，一部分光作为参考光，另一部分光经EOM调制成脉冲光，脉冲光经光放大器EDFA1放大，由光纤光栅1滤除自发热辐射噪声后注入环形器2的端口1，经端口2被光纤光栅2全反射而从端口3输出，随即进入传感光纤；光在传播时产生的背向散射光由环形器2的端口4输出，再经光放大器EDFA2及光纤光栅3滤除自发热辐射噪声，在光电检测器1中与参考光进行相干检测；为保证两路光的偏振态很好的匹配，在参考光路中加入PC来扰乱光信号的线偏振态，光电检测器1输出的电信号只包括布里渊频移信号，直流及二次谐波分量均被滤除。

2.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

宽谱光源发出的光经光纤光栅2透射后从环形器2的端口3输出，经耦合器2注入传感光纤，瑞利散射光经分光比95:5的耦合器2进入光电检测器2，使用数据采集及处理单元对信号进行分析处理。

3.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

通过测量沿光纤长度方向的布里渊散射光的频移和强度，就可以得到光纤的温度和应变信息，由温度和应变引起的布里渊频移和强度的变化可用矩阵表示为：

式中VVB表示布里渊散射的频移，VPB表示布里渊散射的强度，CvBz和CvBT分别为布里渊散射频移的应变和温度系数，CPBz和CPBT分别为布里渊散射强度的应变和温度系数，Vz表示光纤所受的应变，VT表示光纤的温度。

4.根据权利要求3所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

布里渊散射光的强度同样会受温度和应变的影响，有下式：

其中，ΔPB；为布里渊强度的变化，ΔT为温度变化量，Δε为应变变化量，CPε为布里渊强度应变系数，CPT为布里渊强度温度系数。

5.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

布里渊散射的频移、强度与温度、应变的定量、定性关系，建立如下关系模型：

v_B＝v_BO+Cv_TΔT+CvεΔε

P_B＝P_BO+C_PTΔT+C_PεΔε

其中，VBO、PBO分别为参考温度、应变下的布里渊顿移和功率；ΔT和Δε分别为温度和应变的变化量；CVT、CVε、CPT、CPε分别为布里渊频移、功率的温度和应变系数。

6.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

在OTDR中，当脉冲光在光纤中传输时，在光纤的脉冲光发送端可以检测到由瑞利散射产生的背向散射光，背向散射光与脉冲光之间的时间延迟提供对光纤位置信息的测量，背向散射光的强度提供对光纤衰减的测量。

7.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

处于光纤两端的可调谐激光器分别将一脉冲光(泵浦光)与一连续光(探测光)注入传感光纤，当泵浦光与探测光的频差与光纤中某区域的布里渊频移相等时，在该区域就会产生布里渊放大效应，即受激布里渊效应(SBS)，两光束相互之间发生能量转移。

8.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

所述EOM为光经电光调制器。

9.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

所述PC为偏振控制器。

10.根据权利要求1所述的基于布里渊光纤传感的温度及应力的解调方法、装置及系统，其特征在于：

布里渊谱不同频率成分的信号依次通过带通滤波器，对下变频器输出的不同频率信号进行洛伦兹拟合，频谱幅度的最大点对应的频率便是该散射点的布里渊频移，由频谱积分得到布里渊散射强度。