CN103196584B - 测量光纤中温度和应力的方法、以及布里渊光时域反射仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量光纤中温度和应力的方法、以及布里渊光时域反射仪。其中方法包括：将激光器发出的光分为两束，一束通过脉冲调制和放大得到探测脉冲，进入传感光纤，另一路通过布里渊激光器形成本振光；进入传感光纤的探测脉冲经过布里渊散射后得到的布里渊散射光又被分成两束光，其中一束与本振光相干检测改变布里渊散射光的频率，另一束经过分离得到瑞利散射光；分别对瑞利散射光和相干检测后得到的布里渊散射光进行检测，得到布里渊散射信号和瑞利散射信号，并通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系。采用本发明，可以减小应变和温度的测量误差，提高空间分辨率。

Description

测量光纤中温度和应力的方法、以及布里渊光时域反射仪

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种测量光纤中温度和应力的方法、以及布里渊光时域反射仪。

背景技术

布里渊散射是指光通过介质时，由无规则热运动激发的如声子或磁振子引起的非弹性散射。布里渊散射光相对于入射光会发生频移，在光纤中，温度和应力均能引起布里渊散射频移的改变，因此作为光纤传感，如果能够监测布里渊频移的变化，则可以测量温度和应力的变化。

布里渊光时域反射仪(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer，BOTDR)是基于上述原理，被广泛应用于隧道、桥梁、大坝、边坡等工程领域，进行各类构筑物应变和温度测量的尖端设备。其与常规的监测设备相比，具有分布式、长距离、实时性、精度高、抗干扰和耐久性等诸多优点。目前，布里渊光时域反射仪通常的工作过程是：激光光源生成的激光被被分为两束，一束作为布里渊激光器的泵浦光，用于形成本振光；另一束则用于生成脉冲探测信号，并将该脉冲探测信号输至传感光纤，生成布里渊散射光；将本振光和布里渊散射光进行耦合（即相当检测），使布里渊散射光的中心频率移至几百MHz级别；然后对改变了频率的布里渊散射光的进行检测，并通过布里渊频移和布里渊散射功率求得传感光纤中的应变和温度。但是，上述仅是比较理想的模型，但实际应用中由于弯曲损耗、接头损耗、耦合损耗、输入激光功率的波动以及脉冲宽度的波动等因素都会导致功率的变化，而且光的偏振变化对其功率测量也是一个不容忽视的不利影响因素。因此采用布里渊频移和布里渊散射功率求应变和温度的方式，测得的应变和温度存在较大误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种测量光纤中温度和应力的方法、以及布里渊光时域反射仪，可以减小应变和温度的测量误差，提高测量精度。

本发明提供的一种测量光纤中温度和应力的方法，包括步骤：

a、将激光器发出的光分为两束，一束通过脉冲调制得到探测脉冲并进入传感光纤，另一束通过布里渊激光器形成本振光；

b、进入传感光纤的探测脉冲经过布里渊散射后得到的布里渊散射光又被分成两束光，一束与本振光相干检测，另一束从中分离得到瑞利散射光；

c、分别对瑞利散射光和相干检测后得到的布里渊散射光进行检测，得到布里渊散射信号和瑞利散射信号，并通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系。

进一步，所述步骤c中，采用如下两式：LPR=LPR₀+C_PT△T+C_Pε△ε和v_B=v_B0+C′_vT△T+C′_vε△ε，计算空间位置x分别与温度和应变的对应关系；

其中，v_B为布里渊散射谱中心频移，LPR₀表示无应变和温度影响时的功率比值，C_PT、C_Pε分别表示功率比值与温度、应变系数，v_B0表示无应变和温度影响时的频移值，C′_vT、C′_vε分别表示频移值与温度、应变系数。

进一步，所述步骤c中，在通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系之前，通过布里渊散射谱反演法计算空间位置x与v_B的对应关系。

相应的，本发明还提供了一种布里渊光时域反射仪，包括：光源组件、第一光路组件、第二光路组件、第一耦合组件和探测与处理组件，所述光源组件用于生成两束激光，一束通过所述第一光路组件输至传感光纤形成布里渊散射光，另一束通过第二光路组件形成本振光，所述第一耦合组件将所述布里渊散射光和本振光耦合至所述探测与处理组件，还包括：第二耦合组件，所述第二耦组件位于所述第一光路组件和第一耦合组件之间，用于将所述第一光路组件输出的布里渊散射光分为两束，一束输至所述第一耦合组件，并从另一束中取出瑞利散射光并由所述探测与处理组件接收，所述探测与处理组件根据接收的布里渊散射光信号与瑞利散射光信号，计算所述传感光纤中温度和应力分别与传感光纤的空间位置x的对应关系。

进一步，所述探测与处理组件包括：

处理器，用于依次对接收的布里渊散射光信号进行数字信号处理和布里渊散射谱反演，得到布里渊散射谱中心频移v_B与空间位置x的对应关系；以及，用于：

根据式：LPR=LPR₀+C_PTΔT+C_PεΔε和v_B=v_B0+C′_vTΔT+C′_vεΔε，计算空间位置x分别与温度和应变的对应关系，其中LPR₀表示无应变温度影响时的功率比值，C_PT、C_Pε分别表示功率比值与温度、应变系数，v_B0表示无应变温度影响时的频移值，C′_vT、C′_vε分别表示频移值与温度、应变系数。

进一步，所述探测与处理组件还包括：

第一光电探测器，用于接收布里渊散射光；

第二光电探测器，用于接收瑞利散射光。

进一步，所述光源组件包括：顺序连接的窄带宽激光器、第三耦合器，所述第一光路组件包括：顺序连接的脉冲调制器、第一光纤放大器、环形器，所述第二光路组件包括：顺序连接的第二光纤放大器和布里渊环形激光器，第一耦合组件包括：顺序连接的第一耦合器和第三滤波器，第二耦合组件包括：顺序连接的第二耦合器、分离装置、第二滤波器；所述第三耦合器有两个输出，分别与所述脉冲调制器和第二光纤放大器的输入连接，所述环形器的有三个端口，分别连接第一光纤放大器、传感光纤、第二耦合器；第二耦合器有两个输出，分别连接至第一耦合器和分离装置的输入；布里渊环形激光器的输出与第一耦合器的输入连接。

进一步，所述分离装置包括：光纤珐珀干涉仪、马赫尔曾德仪或窄宽带光纤光栅滤波器。

本发明的有益效果：

由于瑞利散射光随温度变化关系不大，而布里渊散射光与温度和应变都有直接关系，但瑞利散射信号包含了弯曲损耗、接头损耗等信息，通过与布里渊散射信号强度相比之后可以有效消除误差，因此本发明实施例可以减小应变和温度的测量误差，提高测量精度。

另外，通过布里渊散射谱反演的方法可以提高空间分辨率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明提供的布里渊光时域反射仪的实施例的结构示意图。

图2是了布里渊散射信号叠加示意图。

图3是为了说明布里渊散射谱反演法提供的示意图。

图4是本发明提供的测量光纤中温度和应力的方法的实施例的流程示意图。

具体实施方式

请参考图1，是本发明提供的布里渊光时域反射仪的实施例的结构示意图，该布里渊光时域反射仪主要包括：光源组件100、第一光路200、第二光路400、第一耦合组件500、第二耦合组件600以及探测与处理组件700。

其中，光源组件100用于产生激光束，并将该激光束分为两束，分别作为第一光路组件200和第二光路组件400的输入。具体的，光源组件100包括：窄带宽激光器101和第三耦合器102，窄带宽激光器101用于产生激光束，第三耦合器102用于将窄带宽激光器101产生的激光束一分为二，分别作为第一光路组件200和第二光路组件400的输入。优选的，窄带宽激光器101选用窄带可调谐激光器，第三耦合器102的分光比例为5：95，即第三耦合器103将来自窄带宽激光器101的激光束的95%作第一光路组件200的输入，将来自窄带宽激光器101的激光束的5%作为第二光路组件的输入。

其中，第一光路组件200用于形成背向散射光信号。具体的，第一光路组件200包括：脉冲调制器201、第一光纤放大器202和环形器203；脉冲调制器将来自第三耦合器102的光调制为探测脉冲信号，该探测脉冲信号经第一光纤放大器202放大后，输至环形器203的第一端口，环形器203的第二端口与传感光纤300连接，进入环形器203的探测脉冲信号由第二端口进入传感光纤300，并在传感光纤300中传输，产生背向散射光信号，该背向散射光信号返回环形器203中，由环形器203的第三端口输出，并作为第二耦合器组件600的输入。优选的，脉冲调制器201为电光调制器或声光调制器，同时采用两个或更多的脉冲调制器201串联的方式获得高消光比的脉冲探测信号，同时在脉冲调制器201和第一光纤放大器202之间设置扰编器，以减小脉冲调制器201生成的脉冲探测信号中的偏振态对测量的影响。

其中，第二光路组件400，用于形成本振光。具体的，第二光路组件400包括：第二光纤放大器401和布里渊环形激光器402，第二光纤放大器401将光源组件100输入的光放大后，输入布里渊环形激光器402，作为布里渊环形激光器的泵浦光，布里渊环形激光器402输出窄线宽布里渊激光作为相干检测的本振光，输至第一耦合组件500。

其中，第二耦合组件600用于将第一光路组件203输出的背向散射光的部分输至第一耦合组件500，以及从背向散射光的部分中提取出瑞利散射光。第一光路组件203输出的背向散射光包括：布里渊散射光和瑞利散射光。具体的，第二耦合组件600包括：第二耦合器601、分离装置602和第二滤波器603；第二耦合器601的分光比例为50：50，即环形器203输出的背向散射光中的50%被输至第一耦合组件500，余下50%被输至分离装置602；分离装置602采用光纤珐珀干涉仪、马赫尔曾德仪或者窄宽带光纤光栅滤波器，主要用于将背向散射光中的布里散射光和瑞利散射光分离，取得瑞利散射光；然后由第二滤波器603对瑞利散射光进行滤波处理，滤除其中的低频噪声，使得高频信号通过。

其中，第一耦合组件500用于将来自第二光路部件400的本振光和来自第二耦合器601的背向散射光（这里主要是指其中的布里渊散射光）进行相干检测。通过相干检测，布里渊散射光的频率将移至几百MHz级别，将显著降低探测与处理组件700探测布里渊散射光时所需的电子带宽，提高探测到的信号的信噪比。当然，在探测与处理组件700对布里渊散射光进行探测时，可以由第一滤波器502对布里渊散射光进行滤波，滤除其中的边带噪声，使得低频信号通过，抑制高频信号。

其中，探测与处理组件700首先用于接收第一耦合组件500输出的布里渊散射光和接收第二耦合组件输出的瑞利散射光，然后基于接收的信号，计算传感光纤上的温度和应力。具体的，探测与处理组件700包括：第一光电探测器701、第二光电探测器702和处理器703；第一光电探测器701和第二光电探测器702分别负责实现布里渊散射光和瑞利散射光的接，得到布里渊散射信号和瑞利散射信号。处理器703负责对接收的信号进行处理，从而计算光纤上的温度和应力。下面主要介绍处理器703的处理过程：

第一步，由于布里渊散射光包含大量噪声，如果直接对这样的信号进行相乘解调，那么会把相位噪声直接转变为检测信号，甚至导致解调失效，因此可以采用经典（Morlet）小波变换或快速傅立叶变换法对原始的光电信号进行滤波处理。

第二步，进行第一步的处理之后，采用布里渊散射谱反演法求得布里渊散射谱中心频移v_B与空间位置x的对应关系。

高空间分辨率是工程技术领域激烈追求的目标，为了提高空间分辨率，本领域技术人员目前熟知的最直接的方法就是缩短探测脉冲的宽度，但是由于光纤中声学声子的寿命为l0ns，脉冲低于10ns后，背向布里渊散射光频谱会展宽，引入很大的噪声，所以BOTDR的最高空间分辨率在理论上仅为1m。本领域技术人员另外熟知的方法是间接的通过优化探测脉冲并采用相应的信号处理方法使空间分辨率小于1m，比如以等效脉冲光的多洛仑兹拟合法提高应变测量的空间分辨力的方法，该方法能够实现0.05m的空间分辨率。但是该方法在洛伦兹拟合过程中采用递推拟合法确定空间位置关系，以得到传感区域最末端的空间位置，很明显这与实际传感区域有较大误差。同时，该方法仅仅只考虑了应变与空间位置的对应关系，并没有充分考虑实际应变与温度的同时作用时如何得到各自与空间位置的对应关系。

在上述认知的基础上，本发明实施例提出了基于布里渊散射谱反演法求得布里渊散射谱中心频移v_B与空间位置x的对应关系的方法，具体包括：

通过接受它发射的探测脉冲光信号的布里渊散射光的时间长短来计算相应的空间位置。计算空间分辨率Δz的公式可以表示为：Δz=cτ/(2n)（1）

其中c为真空中的光速，τ为探测脉冲的宽度，n为光纤的有效折射率。由式（1）可知，探测脉冲的宽度制约了空间分辨率的大小，而脉冲又不能小于声子寿命10ns，因此其空间分辨率最低只能达到1m。但是，如图2所示，以脉冲进入光纤头部开始计时，在t₀时刻接受到的布里渊散射光，包含有从脉冲的位置2到达光纤位置4散射回的布里渊信号，也包含有从脉冲位置1到达光纤位置3散射回的布里渊信号。以位置1到2的距离为τ，则位置3到4的距离为τ/2。因此实际测量到的散射信号是光纤上τ/2位置内所有布里渊信号的叠加。也就是说光纤某点产生的背向散射光信号是由在τ/2位置内N个不同时刻产生的背向散射光的叠加和。

在有上述认识的基础上，布里渊散射谱反演法的原理如图3所示，在A中，假设除光纤传感位置以外的其他点布里渊频移均为零，传感位置处的变化均匀分布。探测脉冲在t₀位置时刚好接触传感位置，布里渊散射频移开始增加，随着探测脉冲的前进，散射回的信号开始逐步叠加，当探测脉冲进入整个传感区域时，则叠加成分最多，为整个区域散射信号的叠加，随后探测脉冲逐渐离开传感区域，散射信号叠加成分逐渐减少。如B所示，布里渊光时域反射仪接受到的散射谱为一梯形。

若光纤散射的布里渊信号形状实际为：

$y_0\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}A& t_0\&le;t\&le;t_0+\mathrm{\&tau;}\\ 0& t<t_0,t>t_0+\mathrm{\&tau;}\end{array}\right.---\left(2\right)$

则实际探测到的信号为：

$y\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}A(t-t_0)& t_0\&le;t\&le;t_0+x\\ \mathrm{A\&tau;}& t_0+x\&le;t\&le;t0+x+\mathrm{\&tau;}-x\\ \mathrm{A\&tau;}-A(t-t_0-x-\mathrm{\&tau;}+x)& t_0+x+\mathrm{\&tau;}-x\&le;t\&le;t_0+x+\mathrm{\&tau;}-x+x\\ 0& t\&le;t_0,t\&GreaterEqual;t_0+x+\mathrm{\&tau;}-x+x\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，τ表示探测脉冲宽度，x表示传感区域的宽度，τ-x表示探测脉冲将传感区域完全包围的时间。

因此当光纤中某一小段长度x上存在传感变化时，接受到的布里渊散射信号可以通过测量梯形还原成光纤单元的x长度上布里渊散射信号的原始值，对所得到散射谱信号采用数据拟合法得到近似梯形关系，得到的斜边宽度即为传感区域宽度x，通过梯形上边Aτ的拟合，同时τ宽度为已知可根据式（3）可反推出传感区域x宽度上的布里渊散射信号A准确中心频率值，进而得到准确的应变或者温度测量数据。

本方法由光电探测得到的叠加布里渊散射信号反推导出实际光纤发生的布里渊散射信号，故称为布里渊散射谱反演法。该方法所测得传感区域即空间位置x为布里渊散射谱的中心位置，这也与实际情况接近，提高了准确度，同时x由数据拟合得到，避免人为划分x长度的缺点。实行反演法后，这样可以得到空间分辨为cx/(2n)，从而把空间分辨率提高了τ/x倍，可达10倍以上，即0.1m以下。在实际应用中，如果得到的布里渊散射谱宽度大于τ，则可以通过将散射谱分成m段，根据得到散射谱数据确定相应的权重，再采用上述反演法进行计算，此时x则为已知，即x=τ′/m,τ′≥τ。同时布里渊光时域反射仪存在采样步长将会影响探测的布里渊散射谱形状，进而影响空间分辨率x，在实际选用中需要采样频率不低于实际设置分辨率的十分之一，这样才能有效抑制采样步长时间带来的空间分辨率测量误差。

第三步：第二步仅求得的是布里渊散射谱中心频移v_B与空间位置x的对应关系，但还没有具体得到布里渊频移与应变或者温度的对应关系。虽然可以通过布里渊频移和后向布里渊散射功率求得应变和温度的对应关系，但是实际应用中弯曲损耗、接头损耗、耦合损耗、输入激光功率的波动以及脉冲宽度的波动等因素都会导致功率的变化。而且光的偏振变化对其功率测量也是一个不容忽视的不利影响因素。为了更好地反映出布里渊散射信号强度中包含的温度和应变信息，引入布里渊散射和瑞利散射信号强度比。由于瑞利散射光随温度变化关系不大，而布里渊散射光与温度和应变都有直接关系，但瑞利散射信号包含上述弯曲损耗、接头损耗等信息，通过与布里渊散射信号强度相比之后可以有效消除误差。

布里渊散射信号与瑞利散射信号强度比LPR可表示为：

LPR=LPR₀+C_PTΔT+C_PεΔε    （4）

LPR₀表示无应变温度影响时的功率比值，C_PT、C_Pε分别表示功率比值与温度、应变系数，△T、△ε分别表示温度变化、应变变化。

布里渊频移v_B与温度和应变的对应关系为：

v_B=v_B0+C′_vT△T+C′_vε△ε    （5）

v_B0表示无应变温度影响时的频移值，C′_vT、C′_vε分别表示频移值与温度、应变系数。

通过（4）、（5）式可准确求出整个光纤上高空间分辨率的温度或者应变随光纤空间距离的变化关系。

上述第三步的另一优势在于：传统的BOTDR系统研究大都侧重对单一参量（温度或者应变）与布里渊散射谱的对应关系，如通过温度补偿来测量应变，或者保持不受应力的情况下单一测量温度，而实际应用往往需要在复杂的环境中进行，需要同时研究温度和应变与布里渊散射谱之间的对应关系。单一通过布里渊散射光与本地参考光相干检测并不能直接得出温度和应变各自与布里渊散射谱之间的关系，然而第三步利用瑞利散射光受温度影响不大，受应变影响显著的特点，可以综合得出温度和应变各自与布里渊散射谱之间的关系。

请参考图4，是本发明提供的测量光纤中温度和应力的方法的实施例的流程示意图。其包括：

步骤S11、将激光器发出的光分为两束，一束通过脉冲调制得到探测脉并进入传感光纤，另一束通过布里渊激光器形成本振光。

步骤S12、进入传感光纤的探测脉冲经过布里渊散射后得到的布里渊散射光又被分成两束光，一束与本振光相干检测，另一束从中分离得到瑞利散射光。

步骤S13、分别对瑞利散射光和相干检测后得到的布里渊散射光进行检测，得到布里渊散射信号和瑞利散射信号，并通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系。

具体的，在步骤S13中，进一步，所述步骤c中，采用如下两式：LPR=LPR₀+C_PT△T+C_Pε△ε和v_B=v_B0+C′_vT△T+C′_vε△ε，计算空间位置x分别与温度和应变的对应关系；其中，v_B为布里渊散射谱中心频移，LPR₀表示无应变和温度影响时的功率比值，C_PT、C_Pε分别表示功率比值与温度、应变系数，v_B0表示无应变和温度影响时的频移值，C′_vT、C′_vε分别表示频移值与温度、应变系数。

并且，所述步骤c中，在通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系之前，通过布里渊散射谱反演法计算空间位置x与v_B的对应关系。

需要说明的是，图1的实施例已经对该方法流程中的细节进行了说明，在此不赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种测量光纤中温度和应力的方法，其特征在于：包括：

a、将激光器发出的光分为两束，一束通过脉冲调制得到探测脉冲并进入传感光纤，另一束通过布里渊激光器形成本振光；

b、进入传感光纤的探测脉冲经过布里渊散射后得到的布里渊散射光又被分成两束光，一束与本振光相干检测，另一束从中分离得到瑞利散射光；

c、分别对瑞利散射光和相干检测后得到的布里渊散射光进行检测，得到布里渊散射信号和瑞利散射信号，并通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系；

所述步骤c中，采用如下两式：LPR＝LPR₀+C_PTΔT+C_PεΔε和v_B＝v_B0+C′_vTΔT+C′_vεΔε，计算空间位置x分别与温度和应变的对应关系；

其中，v_B为布里渊散射谱中心频移，LPR₀表示无应变和温度影响时的功率比值，C_PT、C_Pε分别表示功率比值与温度、应变系数，v_B0表示无应变和温度影响时的频移值，C′_vT、C′_vε分别表示频移值与温度、应变系数,ΔT、Δε分别表示温度变化、应变变化,LPR为布里渊散射信号与瑞利散射信号强度比；

所述步骤c中，在通过将布里渊散射信号和瑞利散射信号相比较的方式计算光纤中空间位置x分别与温度和应力的对应关系之前，通过布里渊散射谱反演法计算空间位置x与v_B的对应关系。

2.一种布里渊光时域反射仪，包括：光源组件、第一光路组件、第二光路组件、第一耦合组件和探测与处理组件，所述光源组件用于生成两束激光，一束通过所述第一光路组件输至传感光纤形成布里渊散射光，另一束通过第二光路组件形成本振光，所述第一耦合组件将所述布里渊散射光和本振光耦合至所述探测与处理组件，其特征在于：还包括：第二耦合组件，所述第二耦合组件位于所述第一光路组件和第一耦合组件之间，用于将所述第一光路组件输出的布里渊散射光分为两束，一束输至所述第一耦合组件，并从另一束中取出瑞利散射光并由所述探测与处理组件接收，所述探测与处理组件根据接收的布里渊散射光信号与瑞利散射光信号，计算所述传感光纤中温度和应力分别与传感光纤的空间位置x的对应关系；

所述探测与处理组件包括：

处理器，用于依次对接收的布里渊散射光信号进行数字信号处理和布里渊散射谱反演，得到布里渊散射谱中心频移v_B与空间位置x的对应关系；以及，用于：

根据式：LPR＝LPR₀+C_PTΔT+C_PεΔε和v_B＝v_B0+C′_vTΔT+C′_vεΔε，计算空间位置x分别与温度和应变的对应关系，其中LPR₀表示无应变温度影响时的功率比值，C_PT、C_Pε分别表示功率比值与温度、应变系数，v_B0表示无应变温度影响时的频移值，C′_vT、C′_vε分别表示频移值与温度、应变系数,ΔT、Δε分别表示温度变化、应变变化,LPR为布里渊散射信号与瑞利散射信号强度比。

3.如权利要求2所述的布里渊光时域反射仪，其特征在于：所述探测与处理组件还包括：

第一光电探测器，用于接收布里渊散射光；

第二光电探测器，用于接收瑞利散射光。

4.如权利要求3所述的布里渊光时域反射仪，其特征在于：所述光源组件包括：顺序连接的窄带宽激光器、第三耦合器，所述第一光路组件包括：顺序连接的脉冲调制器、第一光纤放大器、环形器，所述第二光路组件包括：顺序连接的第二光纤放大器和布里渊环形激光器，第一耦合组件包括：顺序连接的第一耦合器和第三滤波器，第二耦合组件包括：顺序连接的第二耦合器、分离装置、第二滤波器；所述第三耦合器有两个输出，分别与所述脉冲调制器和第二光纤放大器的输入连接，所述环形器的有三个端口，分别连接第一光纤放大器、传感光纤、第二耦合器；第二耦合器有两个输出，分别连接至第一耦合器和分离装置的输入；布里渊环形激光器的输出与第一耦合器的输入连接。

5.如权利要求4所述的布里渊光时域反射仪，其特征在于：所述分离装置包括：光纤珐珀干涉仪、马赫尔曾德仪或窄宽带光纤光栅滤波器。