CN102798411A - 基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明为基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统及测量方法，本系统的激光器输出2束波长差大于15nm的连续激光，经合波器、耦合器分成探测光和本振光；探测光经脉冲信号发生器连接的电光调制器、环形器进入传感光纤，自发布里渊散射光经环形器接入3dB耦合器；本振光也接入此，其输出连接平衡探测器及存储有相关程序、公式的数据采集处理单元。本测量方法为：双波长探测光调制成探测光脉冲在传感光纤中发生自发布里渊散射，与本振光相干混频，数据采集处理单元对平衡探测器的差频电信号扫频测量，得到沿传感光纤不同点的布里渊散射频谱和布里渊频移，计算得到温度和应变的改变量。本发明实现温度和应变的同时测量，提高测量精度。

Description

基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，具体为一种基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统及测量方法。

背景技术

大型基础设施的安全健康检测、及时发现故障隐患，对于防灾减灾、确保人民生命和国家财产安全等方面具有非常重要的意义。尤其是高速铁路、大型桥梁隧道、输油管道、电力通信网络和大型核电站等的不断建设和投入使用，对于大型基础设施的安全健康监测的需求更是不断增加。

大型工程的结构健康监测具有长距离，高精度、分布式等要求，传统的检测手段和点式传感器难以胜任。分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，可以满足大型基础设施结构健康监测的要求。例如分布式拉曼温度传感器广泛应用于大型电力设备和油井的温度分布测量，大型仓库、油库、矿井和隧道的火灾防护及报警系统等领域；分布式布里渊应力传感器可用于桥梁、堤坝等设施的安全检测，航空、航天飞行器等大型设备老化程度的检测等领域。相对于其他分布式光纤传感器，光纤布里渊散射光时域反射仪(BOTDR)具有单端接入的优点，特别适合长距离传感场合。

BOTDR利用光纤自发布里渊散射光的频移受光纤所处环境的温度和应力影响，通过测量背向自发布里渊散射信号的频移可以得到光纤的温度或应变的分布情况，实现分布式温度或应变传感。但是，由于光纤中布里渊频移同时受到温度和应变的影响，存在交叉敏感问题，即仅由布里渊频移无法分辨出该频移是由温度还是由应变所引起的，难以实现多参量的同时传感，限制了BOTDR的实用性。目前解决BOTDR交叉敏感问题的方法主要有3种，第一种方法是同时测量布里渊散射光强和布里渊频移，需要测量的自发布里渊散射功率微弱，而系统中实际功率总有一定的波动，因此测量精度不高；第二种方法是利用特殊光纤（如大有效面积色散位移单模光纤）中多个布里渊峰的频移的方法，需要用到特殊光纤，所以成本较高；第三种方法是将温度和应变利用不同物理效应区分开，如融合拉曼和自发布里渊散射效应的方法，也可称为联合其他物理效应法，也需要使用特殊光纤，且要将两套传感测量装置组合，使得系统结构比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于布里渊散射光时域反射的分布式光纤传感测量系统及测量方法，本系统的2个不同的激光器产生双波长入射光，由它们的布里渊散射谱得到两组不同的布里渊频移，再利用不同入射光波长其布里渊频移的温度和应变系数不相同的机制，在同一个分布式光纤传感测量系统中实现温度和应变的同时测量。

当光在光纤中传播时，由于入射光子与一个声子相互作用产生频率上移的布里渊反斯托克斯光子和频率下移的布里渊斯托克斯光子，这一布里渊频移可以表示成：

v_B=2nV_A/λ_P                                        (1)

其中v_B是布里渊频移，n是纤芯的折射率，V_A是纤芯中的声速，λ_p是入射光的波长。在相同的温度和应变下，布里渊频移与入射光波长的成线性反比关系，比例系数约为7.2MHz/nm，普通单模光纤对1550nm波段的自发布里渊散射谱宽为35-60MHz，当两入射光的波长差大于15nm，两束入射光的自发布里渊散射谱不发生重叠。

对于普通单模光纤，布里渊频移与传感光纤所处环境的温度和应变成直线关系，并且不同光波长的布里渊频移的温度系数和应变系数不一样，不同光波长的布里渊频移的温度系数和应变系数经由实验标定。双波长的入射光的波长分别为λ1和λ2，则有：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1T}\\ C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}2T}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中C_λ1ε和C_λ1T分别是波长λ1对应的布里渊频移应变系数和布里渊频移温度系数，C_λ2ε和C_λ2T分别是波长λ2对应的布里渊频移应变系数和布里渊频移温度系数，Δv_B1和Δv_B2分别是温度改变ΔT和应变改变Δε造成的两波长对应的布里渊频移变化量，对于普通单模光纤，C_λ1εC_λ2T≠C_λ2εC_λ1T，则：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right]---\left(3\right)$

根据式(3)，当同时测量出两个不同波长入射光的布里渊频移的变化量Δv_B1和Δv_B2，则可以计算得到温度改变量ΔT和应变的改变量Δε。

本发明设计的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，包括激光器，传感光纤，3dB耦合器，平衡探测器和数据采集处理单元，所述传感光纤为普通单模光纤，传感光纤分布于待测区域；所述激光器为2个输出波长差大于15nm的连续激光的窄线宽激光器或者为一个输出波长差大于15nm的2束连续激光的双波长激光器；2束连续激光波长分别为λ₁和λ₂，作为入射光接入合波器，之后进入耦合器分成2路，一路作为探测光，另一路作为本振光；探测光进入脉冲信号发生器连接的电光调制器；电光调制器输出的探测光脉冲经环形器进入传感光纤，自发布里渊散射光经环形器接入3dB耦合器；耦合器分出的本振光也接入3dB耦合器,3dB耦合器的输出接到平衡探测器，平衡探测器输出的差频电信号接入数据采集处理单元；脉冲信号发生器也连接数据采集处理单元；数据采集处理单元存储有布里渊散射频谱的扫频测量程序，曲线拟合程序，波长λ₁的入射光对应的布里渊频移的温度系数C_λ1T和布里渊频移应变系数C_λ1ε，波长λ2的入射光对应的布里渊频移应变系数C_λ2ε和布里渊频移温度系数C_λ2T，根据双波长λ₁和λ₂的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2计算温度改变量ΔT和应变的改变量Δε的公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right].$

由于电光调制器对光的偏振态敏感，耦合器分出探测光先经过偏振控制器再接入电光调制器。

为了减小偏振态的影响，本振光先经扰偏器进行扰偏处理，再接入3dB耦合器进行相干混频。

所述电光调制器的消光比大于35dB。

所述电光调制器之后连接掺铒光纤放大器，再接入环形器。掺铒光纤放大器将探测光的光脉冲峰值功率放大到接近传感光纤的布里渊阈值，以便获得最大的传感距离。

所述耦合器分出的本振光经本振电光调制器后接入3dB耦合器，微波信号源连接控制本振电光调制器，微波信号源通过本振电光调制器控制本振光的移频量，移频量比光纤的布里渊频移小1GHz。经过移频的本振光与来自传感光纤的自发布里渊散射光被3dB耦合器耦合到平衡探测器进行外差混频探测。平衡探测器输出的差频电信号接入频谱分析仪；脉冲信号发生器也连接频谱分析仪，频谱分析仪连接数据采集处理单元。

所述耦合器分出本振光先经过本振偏振控制器再接入本振电光调制器。

根据上述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统的测量方法如下：

所述激光器输出的2束连续激光波长分别为λ₁和λ₂，作为入射光接入合波器合波，之后进入耦合器分成2路，一路作为探测光，另一路作为本振光；探测光进入电光调制器调制成探测光脉冲，电光调制器连接脉冲信号发生器；探测光脉冲经环形器进入传感光纤，双波长探测脉冲在传感光纤中发生自发布里渊散射，散射回的自发布里渊散射光相对于入射光各自发生了一个布里渊频移量，自发布里渊散射光经环形器接入3dB耦合器；耦合器分出的本振光也接入3dB耦合器，探测光的自发布里渊散射光与本振光在3dB耦合器相干混频后耦合到平衡探测器，平衡探测器输出的差频电信号接入数据采集处理单元；脉冲信号发生器也接入数据采集处理单元，脉冲信号发生器产生的电脉冲信号同步控制电光调制器，并且该电脉冲信号同步触发数据采集处理单元；数据采集处理单元对所接收的电信号进行布里渊散射频谱的扫频测量，扫频范围包含双波长λ₁和λ₂的布里渊散射增益带宽，扫频测量得到双波长λ₁和λ₂沿传感光纤不同点的布里渊散射频谱，并且由通过洛伦兹拟合所获得的双波长λ₁和λ₂的布里渊散射频谱，得到沿传感光纤不同点的双波长λ₁和λ₂的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2，由公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right]$

计算同时得到沿传感光纤不同点的温度改变量ΔT和应变的改变量Δε，实现分布式温度和应变的同时传感。

当所述耦合器分出的本振光经本振电光调制器后接入3dB耦合器，微波信号源连接控制本振电光调制器，微波信号源通过本振电光调制器控制本振光的移频量，移频量比光纤的布里渊频移小1GHz。经过移频的本振光与来自传感光纤的自发布里渊散射光被3dB耦合器耦合到平衡探测器进行外差混频探测。平衡探测器输出的差频电信号接入频谱分析仪；脉冲信号发生器也连接频谱分析仪，频谱分析仪连接数据采集处理单元。

频谱分析仪在零跨度(ZERO SPAN)模式下采集平衡探测器输出的差频电信号，扫频测量中每一个差频电信号，获得该差频信号的时域自发布里渊散射曲线，调节微波信号源的微波频率，对2个不同波长入射光的自发布里渊散射频谱进行扫频测量，将所测量得到的布里渊散射谱送入数据采集处理单元。数据采集处理单元对布里渊散射谱进行洛伦兹曲线拟合得到双波长λ₁和λ₂沿传感光纤不同点的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2。

本发明基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统及测量方法的优点为：1、同时测量两个不同波长入射光的布里渊频移实现温度和应变的同时测量，提高测量精度；2、温度和应变的测量在同一系统中完成，且本系统可用现有部件组配，成本低，实用性强。

附图说明

图1为本基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中双波长入射光的布里渊频移变化量与应变的关系示意图，斜率为相应的布里渊频移应变系数。

图3为实施例1中双波长入射光布里渊频移变化量与温度的关系示意图，斜率为相应的布里渊频移温度系数。

图4为本基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统实施例2的结构示意图。

图中标号为：

1、第一窄线宽激光器，2、第二窄线宽激光器，3、合波器，4、耦合器，5、偏振控制器，6、电光调制器，7、环形器，8、传感光纤，9、3dB耦合器，10、平衡探测器，11、数据采集处理单元，12、扰偏器，13、脉冲信号发生器，14、掺铒光纤放大器，15、频谱分析仪，16、本振电光调制器，17、微波信号源，18、本振偏振控制器。

具体实施方式

实施例1

本例基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统结构如图1所示，图中部件之间的实线连接线表示光路，虚线连接线表示电路。第一窄线宽激光器1和第二窄线宽激光器2为线宽约为1MHz的分布反馈式半导体激光器，第一窄线宽激光器1和第二窄线宽激光器2输出波长分别为λ1和λ2的连续激光，λ1和λ2的波长差为20nm。连续激光λ1和λ2接入合波器3进入耦合器4分成两路，一路作为探测光，另一路作为本振光；含有λ1和λ2的探测光先进入偏振控制器5，之后接入脉冲信号发生器13控制的电光调制器6，双波长探测光脉冲经环形器7进入传感光纤8，本例的传感光纤8为普通单模光纤。在传感光纤8散射回的自发布里渊散射光经环形器7进入3dB耦合器9；而含有λ1和λ2的本振光经过扰偏器12也进入3dB耦合器9，探测光脉冲的自发布里渊散射光和本振光在3dB耦合器9相干混频后进入平衡探测器10，平衡探测器10输出的差频电信号接入数据采集处理单元11。控制电光调制器6的脉冲信号发生器13也连接数据采集单元11。数据采集处理单元11存储有布里渊散射频谱的扫频测量程序，洛伦兹拟合程序,λ₁对应的布里渊频移的温度系数C_λ1T和布里渊频移应变系数C_λ1ε，λ₂对应的布里渊频移应变系数C_λ2ε和布里渊频移温度系数C_λ2T，根据λ₁和λ₂的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2计算温度改变量ΔT和应变的改变量Δε的公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right].$

本例电光调制器6的消光比为40dB。

本例数据采集处理单元11存储的布里渊散射频谱的扫频测量程序中扫频范围包含双波长λ₁和λ₂的布里渊散射增益带宽。

图2为本例波长分别为λ1和λ2的布里渊频移变化量与应变的关系示意图，横坐标为应变量ε，纵坐标为布里渊频移量ΔV_B，图中实线对应波长λ1，虚线对应波长λ2，二直线的斜率分别为λ₁和λ₂的布里渊频移应变系数。

图3为本例波长分别为λ1和λ2的布里渊频移变化量与温度的关系示意图，横坐标为温度T，纵坐标为布里渊频移变化量ΔV_B，图中实线对应波长λ1，虚线对应波长λ2，二直线的斜率分别为λ₁和λ₂的布里渊频移温度系数。

本例可以使用一个输出波长差为20nm的2束连续激光λ1和λ2的双波长激光器代替第一、第二窄线宽激光器1、2。

本例基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统的基于布里渊散射光时域反射的分布式光纤传感测量方法如下：

所述第一窄线宽激光器1和第二窄线宽激光器2输出的2束连续激光波长分别为λ₁和λ₂，作为入射光接入合波器3合波，之后进入耦合器4分成2路，一路作为探测光，另一路作为本振光；探测光经偏振控制器5后进入电光调制器6调制成探测光脉冲，电光调制器6连接脉冲信号发生器13；探测光脉冲经环形器7进入传感光纤8，双波长探测脉冲在传感光纤8中发生自发布里渊散射，散射回的自发布里渊散射光相对于入射光各自发生了一个布里渊频移量，自发布里渊散射光经环形器7接入3dB耦合器9；耦合器4分出的本振光也接入3dB耦合器9，探测光的自发布里渊散射光与本振光在3dB耦合器9相干混频后耦合到平衡探测器10，平衡探测器10输出的差频电信号接入数据采集处理单元11；脉冲信号发生器13也接入数据采集处理单元11，脉冲信号发生器13产生的电脉冲信号同步控制电光调制器6，并且该电脉冲信号同步触发数据采集处理单元11；数据采集处理单元11对所接收的差频电信号进行布里渊散射频谱的扫频测量，扫频范围包含双波长λ₁和λ₂的布里渊散射增益带宽，扫频测量得到双波长λ₁和λ₂沿传感光纤8不同点的布里渊散射频谱，并且由通过洛伦兹拟合所获得的双波长λ₁和λ₂的布里渊散射频谱，得到沿传感光纤8不同点的双波长λ₁和λ₂的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2，由公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right]$

计算同时得到沿传感光纤8不同点的温度改变量ΔT和应变的改变量Δε，实现分布式温度和应变的同时传感。

实施例2

本例基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统结构如图4所示，其探测光路与实施例1相似，但是在电光调制器6和环形器7之间接有掺铒光纤放大器14。掺铒光纤放大器14将光脉冲峰值功率放大到接近传感光纤8的布里渊阈值，以便获得最大的传感距离。

耦合器4分出本振光先经过本振偏振控制器18再接入本振电光调制器16，微波信号源17连接本振电光调制器16；本振电光调制器16输出的本振光脉冲经过扰偏器12接入3dB光耦合器9，与来自传感光纤8的自发布里渊散射光耦合。

本振电光调制器17对双波长本振光进行移频，移频量比传感光纤8的布里渊频移量小约1GHz。这样在平衡探测器10只需进行低频外差混频探测，本系统可以采用成本较低、探测灵敏度较高的低频的平衡探测器代替高频的平衡探测器，提高系统的传感距离和测量精度。本例平衡探测器10接入频谱分析仪15，脉冲信号发生器13也连接频谱分析仪15，频谱分析仪15连接数据采集处理单元11。

本例基于布里渊散射的分布式光纤传感系统的基于布里渊散射光时域反射的分布式光纤传感测量方法如下：

所述第一窄线宽激光器1和第二窄线宽激光器2输出的2束连续激光波长分别为λ₁和λ₂，作为入射光接入合波器3合波，之后进入耦合器4分成2路，一路作为探测光，另一路作为本振光；探测光经偏振控制器5后进入电光调制器6调制成探测光脉冲，接入光纤放大器14放大后探测光脉冲经环形器7进入传感光纤8，双波长探测脉冲在传感光纤8中发生自发布里渊散射，散射回的自发布里渊散射光相对于入射光各自发生了一个布里渊频移量，自发布里渊散射光经环形器7接入3dB耦合器9；耦合器4分出的本振光经本振偏振控制器18后进入本振电光调制器16调制成本振光脉冲也接入3dB耦合器9，探测光的自发布里渊散射光与本振光在3dB耦合器9相干混频后耦合到平衡探测器10，平衡探测器10输出的差频电信号接入频谱分析仪15；脉冲信号发生器13也接入频谱分析仪15，脉冲信号发生器13产生的电脉冲信号同步控制电光调制器6，并且该电脉冲信号同步触发频谱分析仪15；频谱分析仪15在零跨度(ZERO SPAN)模式下采集平衡探测器10输出的差频电信号，获得该差频信号的时域自发布里渊散射曲线，调节微波信号源的微波频率，对2个不同波长入射光的自发布里渊散射频谱进行扫频测量，然后将获得的自发布里渊散射频谱送入数据采集处理单元，进行洛伦兹曲线拟合得到双波长λ₁和λ₂沿传感光纤8不同点的的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2，根据布里渊频移与温度和应变关系的公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right]$

计算同时得到沿传感光纤8不同点的温度改变量ΔT和应变的改变量Δε，实现分布式温度和应变的同时传感。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，包括激光器，传感光纤，3dB耦合器，平衡探测器和数据采集处理单元，传感光纤分布于待测区域；所述传感光纤为普通单模光纤；其特征在于：

所述激光器为2个输出波长差大于15nm的连续激光的窄线宽激光器或者为一个输出波长差大于15nm的2束连续激光的双波长激光器；2束连续激光波长分别为λ₁和λ₂，作为入射光接入合波器（3），之后进入耦合器（4）分成2路，一路作为探测光，另一路作为本振光；探测光进入脉冲信号发生器（13）连接的电光调制器（6）；电光调制器（6）输出的探测光脉冲经环形器（7）进入传感光纤（8），自发布里渊散射光经环形器（7）接入3dB耦合器（9）；耦合器（4）分出的本振光也接入3dB耦合器（9），3dB耦合器（9）的输出接到平衡探测器（10），平衡探测器（10）输出的差频电信号接入数据采集处理单元（11）；脉冲信号发生器（13）也连接数据采集处理单元（11）；数据采集处理单元（11）存储有布里渊散射频谱的扫频测量程序，曲线拟合程序，波长λ₁的入射光对应的布里渊频移的温度系数C_λ1T和布里渊频移应变系数C_λ1ε，波长λ₂的入射光对应的布里渊频移应变系数C_λ2ε和布里渊频移温度系数C_λ2T，根据双波长λ₁和λ₂的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2计算温度改变量ΔT和应变的改变量Δε的公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right].$

2.根据权利要求1所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，其特征在于：

所述耦合器（4）分出探测光先经过偏振控制器（5）再接入电光调制器（6）。

3.根据权利要求1所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，其特征在于：

所述本振光经扰偏器（12）再接入3dB耦合器（9）。

4.根据权利要求1所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，其特征在于：

所述电光调制器（6）的消光比大于35dB。

5.根据权利要求1所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，其特征在于：

所述电光调制器（6）之后连接掺铒光纤放大器（14），再接入环形器（7）。

6.根据权利要求1所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，其特征在于：

所述耦合器（4）分出的本振光经本振电光调制器（16）后接入3dB耦合器（9），微波信号源（17）连接控制本振电光调制器（16），本振光在本振电光调制器（16）的移频量比传感光纤（8）的布里渊频移小1GHz；平衡探测器（10）输出的差频电信号接入频谱分析仪（15）；脉冲信号发生器（13）也连接频谱分析仪（15），频谱分析仪（15）连接数据采集处理单元（11）。

7.根据权利要求6所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统，其特征在于：

所述耦合器（4）分出的本振光经本振偏振控制器（18）后接入本振电光调制器（16）。

8.根据权利要求1所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统的测量方法；其特征在于：

所述激光器输出的2束连续激光波长分别为λ₁和λ₂，作为入射光接入合波器（3）合波，之后进入耦合器（4）分成2路，一路作为探测光，另一路作为本振光；探测光进入电光调制器（6）调制成探测光脉冲，电光调制器（6）连接脉冲信号发生器（13）；探测光脉冲经环形器（7）进入传感光纤（8），双波长探测脉冲在传感光纤（8）中发生自发布里渊散射，散射回的自发布里渊散射光相对于入射光各自发生了一个布里渊频移量，自发布里渊散射光经环形器（7）接入3dB耦合器（9）；耦合器（4）分出的本振光也接入3dB耦合器（9），探测光的自发布里渊散射光与本振光在3dB耦合器（9）相干混频后耦合到平衡探测器（10），平衡探测器（10）输出的差频电信号接入数据采集处理单元（11）；脉冲信号发生器（13）也接入数据采集处理单元（11），脉冲信号发生器（13）产生的电脉冲信号同步控制电光调制器（6），并且该电脉冲信号同步触发数据采集处理单元（11）；数据采集处理单元（11）对所接收的电信号进行布里渊散射频谱的扫频测量，扫频范围包含双波长λ₁和λ₂的布里渊散射增益带宽，扫频测量得到双波长λ₁和λ₂沿传感光纤（8）不同点的布里渊散射频谱，并且由通过洛伦兹拟合所获得的双波长λ₁和λ₂的布里渊散射频谱，得到沿传感光纤（8）不同点的双波长λ₁和λ₂的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2，由公式

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ϵ}\\ \mathrm{\ΔT}\end{array}\right]=\frac{1}{|C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}2T}-C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}{C}_{\mathrm{\λ}1T}|}\×\left[\begin{array}{cc}{C}_{\mathrm{\λ}2T}& {-C}_{\mathrm{\λ}1T}\\ -C_{\mathrm{\λ}2\mathrm{\ϵ}}& C_{\mathrm{\λ}1\mathrm{\ϵ}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_{B1}\\ \mathrm{\Δ}{v}_{B2}\end{array}\right]$

计算同时得到沿传感光纤（8）不同点的温度改变量ΔT和应变的改变量Δε。

9.根据权利要求8所述的基于布里渊散射的分布式光纤传感测量方法；其特征在于：

所述耦合器（4）分出的本振光经本振电光调制器（16）后接入3dB耦合器（9），微波信号源（17）连接控制本振电光调制器（16），微波信号源（17）通过本振电光调制器（17）控制本振光的移频量，移频量比传感光纤（8）的布里渊频移小1GHz；经过移频的本振光与来自传感光纤8的自发布里渊散射光被3dB耦合器（9）耦合到平衡探测器（10）进行外差混频探测，平衡探测器（10）输出的差频电信号接入频谱分析仪（15）；脉冲信号发生器（13）也连接频谱分析仪（15），频谱分析仪（15）连接数据采集处理单元（11）；

频谱分析仪（15）在零跨度模式下采集平衡探测器（10）输出的差频电信号，获得该差频信号的时域自发布里渊散射曲线，调节微波信号源（17）的微波频率，对2个不同波长入射光的自发布里渊散射频谱进行扫频测量，将所测量得到的布里渊散射谱送入数据采集处理单元（11）；数据采集处理单元（11）对布里渊散射谱进行洛伦兹曲线拟合得到双波长λ₁和λ₂沿传感光纤（8）不同点的布里渊频移Δv_B1和Δv_B2。

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