[发明专利]分布式光纤声波探测系统及探测方法

说明书

本发明涉及一种分布式光纤声波探测系统及探测方法，其系统包括：连续光产生模块，包括频相稳定器、激光器及分束器，激光器用于输出经过频相稳定器进行反馈控制的连续光信号，分束器用于将连续光信号分为第一支路连续光信号和第二支路连续光信号；脉冲调制模块，包括声光调制器与脉冲边沿整形器，声光调制器用于对第一支路连续光信号进行第一脉冲调制，输出第一探测光脉冲信号，脉冲边整形器用于对第一探测光脉冲信号进行第二脉冲调制，输出第二探测光脉冲信号；探测光纤，用于接收第二探测光脉冲信号，并返回输出第一探测光信号；信号处理模块，用于处理第一探测光信号和第二支路连续光信号。本系统具有较高的信噪比。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种分布式光纤声波探测系统。

背景技术

分布式光纤声波探测技术在周界安全、油气管线泄漏监测、电力电缆状态监测、地球物理勘探、海洋声场监听等众多应用领域取得了一些列的技术成果，充分展示了光纤传感技术独有灵敏度高、动态范围大,可长距离连续监测的技术优势。

通过对分布式光纤声波探测技术的分析，可以发现现有技术中为了实现更高性能的探测及解题系统，一般采用外部脉冲调制模式以避免引入激光器调制噪声，同时在提升光脉冲质量方面，尽量避免采用低消光比的电光调制器件，以获得更高质量的探测光脉冲信号。如发明专利：基于双声光调制器的光时域反射仪及其共模抑制方法(CN103900623B)，通过采用双声光调制器技术用于消除激光源及外部调制器件的源噪声，并通过两次差分的方式，降低了激光源和射频源所引入的噪声干扰，但对于采用声光调制技术的分布式声波探测系统由于受到声光调制器件上升沿及下降沿较为缓慢，且存在一定的过冲现象，不利于获得高性能的理想调制光脉冲信号；发明专利：基于时域反射技术的分布式周界系统信号增强方法及系统(CN104183074B)，通过小波分解技术对探测到的信号进行后处理，以避免低频干扰部分，提高可用信号的信噪比指标，但是分布式光纤声波探测系统中存在的低频噪声的最主要来源就是激光器的光源信号的频率不稳定性，这种长期不稳定性对信号处理过程造成了极大的困难，并影响信号处理速度，降低了系统的响应速度，不利于提高分布式光纤声波探测技术的推广应用；Meiqi REN等人的文章：Study ofФ-OTDR Stabilityfor Dynamic Strain Measurement in Piezoelectric Vibration(PHOTONIC SENSORS/Vol.6,No.3,2016:199-208)，其中，待测相位信号的稳定性受到解调光路的影响，采用电光调制技术和直接解调原理的探测系统所获得的探测信号存在较大的不确定度指标。仍旧需要通过不断的系统设计优化来提升分布式光纤声波探测系统的信噪比指标，以保证探测信号具有较好的一致性及可靠性。

因此，如何进一步提高分布式光纤声波探测系统的信噪比是一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种分布式光纤声波探测系统，用以提高输出信号的信噪比指标，确保分布式声波探测系统具有较高的探测灵敏度、动态范围和长期信号稳定性。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种分布式光纤声波探测系统，包括：

连续光产生模块，包括频相稳定器、激光器及分束器，所述激光器用于输出经过所述频相稳定器进行反馈控制的连续光信号，所述分束器用于将所述连续光信号分为第一支路连续光信号和第二支路连续光信号；

脉冲调制模块，包括声光调制器与脉冲边沿整形器，所述声光调制器用于对所述第一支路连续光信号进行第一脉冲调制，输出第一探测光脉冲信号，所述脉冲边整形器用于对所述第一探测光脉冲信号进行第二脉冲调制，输出第二探测光脉冲信号；

探测光纤，用于接收所述第二探测光脉冲信号，并返回输出第一探测光信号；

信号处理模块，用于处理所述第一探测光信号和所述第二支路连续光信号。