CN107884092A - 一种分布式光纤传感器中继放大模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种分布式光纤传感器中继放大模块，采用布里渊散射光纤传感器DTS信号光输入信号波长为1550nm，光纤采用单模光纤，输入光进入光电隔离器，输入到掺饵光纤放大器中，掺饵光纤放大器将信号光放大以后，输入到波分复用器中，有波分复用器将放大后的光信号继续传输到扩展的布里渊分布式光纤传感器DTS系统中，延长的传感光纤回光信号也是由波分复用器接收，通过光纤传送到光电隔离器，然后由单模光纤将回光信号传回到控制器，经过光电变换后将延长的光纤传感器信号提取。本发明安装在分布式光纤传感器末端对光纤内的信号进行放大，实现光信号的双向增益，延长光纤传感器的探测距离，降低设备成本。

Description

一种分布式光纤传感器中继放大模块
技术领域
本发明属于传感技术领域，尤其是涉及一种分布式光纤传感器中继放大模块。
背景技术
分布式光纤传感技术以可对被测量的连续空间进行实时测量的特点而引人注目，它不仅具有一般光纤传感的优点，且充分利用了光纤空间连续分布的特点，可在沿光纤分布的路径上同时得到被测量的时间和空间分布信息，解决了许多重大应用场合下其它类型传感器难以胜任的测量任务。在众多的分布式光纤传感器中，分布式光纤温度传感器(Distributed Optical Fiber Temperature Sensor，DTS)因光纤集被测温度信息的传感和传输于一体，且能在复杂空间区域、易燃易爆、强电磁干扰等恶劣环境下进行连续空间温度分布测量而成为主要研究方向。它从根本上克服了电温度传感器的不足，变传统的点测温为连续测温，可进行温度分布测量、热保护、故障诊断以及灾害的监测和报警，具有广泛的市场需求。
布里渊分布型光纤传感器与传统的传感器相比具有以下优点：集传感与传输于一体，可实现远距离测量与监控；无辐射干扰，电绝缘和抗电磁干扰性好；测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度；一次测量就可以获取沿光纤分布的一维监测图；通过合理布放光纤可对被测体进行二维和三维的监测。布里渊分布型光纤传感器已受到电力、石油和大型建筑物健康诊断等领域研究人员的广泛关注，并成为当前国内外研究和应用的热点。基于布里渊散射的分布型光纤温度和应变传感技术，利用布里渊强度和频移随温度和应变呈线性变化的关系，结合光时域反射技术、光时域分析技术或者光频域分析技术可实现对温度和(或)应变的全分布式测量。最初利用布里渊散射实现温度和应变同时测量的方法是在传感光纤的旁边放置一根参考光纤。传感光纤用来测量被测场的温度和应变信息；参考光纤处于松弛状态，仅用于测量被测场的温度信息，然后从传感光纤的测量结果中扣除温度信息以获得待测量场的应变信息，从而实现温度和应变的同时测量。由于这种方案需要同时并行布置两套光纤，在大多情况下难以实用，因此需要研究更实用的方法。
基于布里渊散射分布式光纤传感器测量距离较短，在工程应用中受到距离要求的局限。探测距离不能达到要求的主要原因是传输光在光纤内部的传导损耗导致回光信号衰减，后端的光电转换信号较弱不容易探测。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种分布式光纤传感器中继放大模块，能够通过双向光学放大将回光信号增强，从而大大增加布里渊散射系统的探测距离。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种分布式光纤传感器中继放大模块，包括光电隔离器、掺饵光纤放大器、波分复用器，输入光纤连接到光电隔离器，光电隔离器通过单模光纤连接到掺饵光纤放大器，掺饵光纤放大器将信号光放大以后通过单模光纤将输入光送到波分复用器中，放大后的光输出到外部单模光纤中，同时多模光纤中的回光信号通过波分复用器回传到与之相连接的光电隔离器中，然后将光信号通过单模光纤回传。
进一步的，所述输入光纤为单模光纤。
相对于现有技术，本发明所述的一种分布式光纤传感器中继放大模块具有以下优势：
本发明安装在分布式光纤传感器末端对光纤内的信号进行放大，实现光信号的双向增益，延长光纤传感器的探测距离。增加了探测距离，不影响探测精度，降低设备成本。光纤传感器放大中继单元集成化水平高，方便安装，整机体积减小，智能化水平高，安全性好，既满足分布式光纤传感器系统扩展的功能要求，又可以大大降低系统成本，根据探测距离要求进行系统设计。
本发明的另一目的在于提出一种基于布里渊散射的分布式光纤温度传感器，所述传感器的传感光纤连接上述中继放大模块。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种分布式光纤传感器中继放大模块的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的中继放大模块应用的示意图；
图3为本发明实施例所述的扩展的布里渊散射分布式光纤传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1、2所示，一种分布式光纤传感器中继放大模块，包括光电隔离器、掺饵光纤放大器、波分复用器，输入光纤连接到光电隔离器，光电隔离器通过单模光纤连接到掺饵光纤放大器，掺饵光纤放大器将信号光放大以后通过单模光纤将输入光送到波分复用器中，放大后的光输出到外部单模光纤中，同时多模光纤中的回光信号通过波分复用器回传到与之相连接的光电隔离器中，然后将光信号通过单模光纤回传。所述输入光纤为单模光纤。
采用布里渊散射光纤传感器DTS信号光输入信号波长为1550nm，光纤采用单模光纤。输入光进入光电隔离器，输入到掺饵光纤放大器中，掺饵光纤放大器将信号光放大以后，输入到波分复用器中。有波分复用器将放大后的光信号继续传输到扩展的布里渊分布式光纤传感器DTS系统中。延长的传感光纤回光信号也是由波分复用器接收，通过光纤传送到光电隔离器，然后由单模光纤将回光信号传回到控制器，经过光电变换后将延长的光纤传感器信号提取，有效的增加了分布式光纤传感器探测距离。
本发明还提出了一种基于布里渊散射的分布式光纤温度传感器，所述传感器的传感光纤连接上述中继放大模块。如图3所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种分布式光纤传感器中继放大模块，其特征在于：包括光电隔离器、掺饵光纤放大器、波分复用器，输入光纤连接到光电隔离器，光电隔离器通过单模光纤连接到掺饵光纤放大器，掺饵光纤放大器将信号光放大以后通过单模光纤将输入光送到波分复用器中，放大后的光输出到外部单模光纤中，同时多模光纤中的回光信号通过波分复用器回传到与之相连接的光电隔离器中，然后将光信号通过单模光纤回传。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤传感器中继放大模块，其特征在于：所述输入光纤为单模光纤。
3.一种基于布里渊散射的分布式光纤温度传感器，其特征在于：所述传感器的传感光纤连接上述中继放大模块。
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