[发明专利]分布式光纤传感装置

说明书

本发明提供了一种分布式光纤传感装置，所述分布式光纤传感装置包括环回光纤、光纤环形器和探测器；第一光源发出的脉冲激光经所述光纤环形器进入所述环回光纤，脉冲激光的背向散射光被所述探测器接收；第二光源发出的连续激光进入所述环回光纤，连续激光经所述光纤环形器被所述探测器接收；所述环回光纤内正向传输的脉冲激光在阻断器处被阻断，所述环回光纤内反向传输的连续激光穿过所述阻断器。本发明具有有效检测距离长、检测耗时短等优点。

技术领域

本发明涉及温度及应变检测，特别涉及利用光纤感知外界温度和/或应变的装置。

背景技术

分布式光纤传感技术具有连续分布式检测、检测距离长、定位精确、测量信息丰富、本质安全、低成本等优势，在电力、石油、桥梁、隧道、边坡等领域得到了广泛应用。

在各类光纤传感技术中，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感装置是一种新型的传感装置，它直接利用光纤作为传感元件，“传”“感”合一，可以感知光纤沿线的温度和/或应变。该分布式光纤传感装置包括光源、光纤环形器、光纤和探测器，光源发出的激光经光纤环形器后耦合进入光纤，激光在光纤中传输过程中会产生各种散射效应，其中背向布里渊散射的频移和光纤沿线的温度和/或应变相关，光纤中的背向散射光经光纤环形器后被探测器所检测，从而获知光纤沿线的温度、应变分布和位置信息等。

有效检测距离是分布式光纤传感技术的核心指标之一。随着有效检测距离的增加，由于光纤存在传输损耗，光纤尾端的散射信号越小，甚至达不到检测要求，即限制了有效检测距离的提升。为了提升有效检测距离，潜在的方案分别有：

1.提高进入光纤的功率；提高进入光纤的功率，则会导致非线性效应的出现，进而影响测量。

为了防止非线性效应的出现，进入光纤的功率不能太大；并且距离越长，允许进入光纤的功率反而越低，这将进一步缩短有效检测距离。

2.提升探测器的性能，实现更高的信噪比；提升探测器的性能比较困难，代价也高，该方案一般不考虑。

3.增加脉冲激光的脉冲宽度；增加脉冲激光的脉冲宽度会牺牲空间分辨率，也就是说脉冲激光的宽度不能一味增加。

4.增加累加平均次数；明显地，增加累加平均次数会增加测量时间，也就是说受测量时间所限累加平均次数也不能一味增加。

目前，基于布里渊散射效应的分布式光纤传感装置最长的有效检测距离仅有75公里，尚无法完全满足电力、石油等领域的应用需求。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种有效检测距离长、检测耗时短的分布式光纤传感装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

分布式光纤传感装置，包括环回光纤、光纤环形器和探测器，所述分布式光纤传感装置还包括：

第一光源，所述第一光源发出的脉冲激光经所述光纤环形器后进入所述环回光纤；

第二光源，所述第二光源发出的连续激光进入所述环回光纤；

阻断器，所述环回光纤内正向传输的脉冲激光在所述阻断器处被阻断，所述环回光纤内反向传输的连续激光穿过所述阻断器后经所述光纤环形器被所述探测器接收。

本方案中，所述第一光源发出的脉冲激光在所述环回光纤内正向传输，并在所述阻断器处被阻断，此时所述第一光源发出的脉冲激光的传输距离小于所述环回光纤的总长度。而脉冲激光的传输距离越小，则意味着允许进入所述环回光纤的功率可以更高，此时环回光纤的散射信号会更强，可以提升有效检测距离；另一方面，脉冲激光的传输距离越小，则意味着脉冲激光的重复频率可以更大，此时在相同测量时间内可以累加平均的次数更多，进一步提升有效检测距离。