CN107976264B - 一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统及方法，属于光纤传感技术领域。该系统包括激光光源、光源驱动电路、窄带滤光片、测温光纤、光纤光栅传感器、拉曼波分复用器、光探测器模块、微型光纤光谱仪、信号采集与处理电路和计算机。激光光源在光纤中产生的后向自发拉曼散射光被拉曼波分复用器滤出后用于分布温度测量，前向自发拉曼散射光被光纤光栅反射后用于温度或者应变测量。用于分布温度解调的后向拉曼散射光谱范围和用于光纤光栅解调的前向拉曼散射光谱范围互不重叠，使分布温度与光纤光栅同时解调且互不影响。本发明实现新型的分布温度/光纤光栅一体化解调仪器设计，为温度、应变等多参量同时测量提供更具竞争力的技术方案。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统及方法。
背景技术
光纤传感器以其具备的体积小、重量轻、耐高温、抗电磁干扰、灵敏度高、和易于串/并联复用、可分布测量和容易构建传感器网络等优点，已广泛应用于火灾报警、电缆监测、油田测井和结构健康监测等领域。其中，基于拉曼散射的分布式温度传感器以及光纤光栅传感器是目前最为常用的两种光纤传感器。
采用单一光纤传感器融合解调系统和单根光纤多参量、多类型传感器串联复用技术可显著提高系统的可靠性、简化系统结构并大幅度降低系统造价。为了实现分布温度与动态应变的同时测量，2012年，文献Toccafondo I,Taki M,Signorini A,et al.HybridRaman/fiber Bragg grating sensor for distributed temperature and discretedynamic strain measurements[J].Optics Letters,2012.37(21):4434-4436提出采用一种基于单光源的分布温度传感器与动态光纤光栅相融合的光纤传感技术。动态光纤光栅由中心波长分别位于激光波长(1550.5nm)两侧对称分布的两个低反射率光纤光栅组成，光纤光栅的反射率约1％，谱宽为2.5nm，中心波长分别为1549.5nm和1551.5nm。脉冲激光入射到测试光纤中，后向拉曼散射光用于分布温度测量，同时，1GS/s高速数据采集卡采集光纤光栅反射光信号，采用光强度差分算法实现动态应变测量。然而这种光纤光栅强度解调方法，使该系统无法测量静态温度或应变，并且光纤光栅中心波长与分布式温度传感器工作的激光波长接近，使复用的光纤光栅对分布式温度传感器测量产生了较大的影响，无法实现光纤光栅传感器的大规模复用。文献Chen K,Zhou X,Peng W,et al.A hybrid sensingsystem for simultaneous Raman-based distributed and FBG-based quasi-distributed measurements[J].Sensors and Actuators A:Physical,2015,234:43-47提出一种基于单个半导体激光光源的Raman/FBG融合测量方法，该方法采用半导体激光器的受激辐射光对分布式温度传感器进行解调，同时采用半导体激光器的自发辐射光对光纤光栅进行解调。然而该系统中为抑制瑞利散射光的干扰，对拉曼波分复用器等器件的通道隔离度指标提出了较高的要求，并且系统结构较复杂。因而，设计一种结构简单、成本低廉的分布温度/光纤光栅融合测量系统具有更为广泛的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单的光纤分布式温度传感器与光纤光栅同时解调系统及方法，旨在简化光纤传感器复用系统的结构，提高测量系统性能，并有效降低系统成本，为光纤传感器在结构健康监测和油气开采等领域的应用拓展更大的空间。
本发明的技术方案：
一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，包括激光光源1、光源驱动电路2、窄带滤光片3、测温光纤4、光纤光栅传感器5、拉曼波分复用器6、光探测器模块7、微型光纤光谱仪8、信号采集与处理电路9和计算机10；所述的光源驱动电路2接收信号采集与处理电路9产生的调制信号后，驱动激光光源1；所述的激光光源1发射的激光被窄带滤光片3过滤后，入射到测温光纤4和光纤光栅传感器5；所述的测温光纤4中产生的后向拉曼散射光和光纤光栅传感器5反射的前向拉曼散射光被窄带滤光片3反射后，入射到拉曼波分复用器6；所述的拉曼波分复用器6将用于分布温度测量的拉曼斯托克斯后向散射光和拉曼反斯托克斯后向散射光过滤出来，入射到光探测器模块7中，同时光纤光栅传感器5反射的前向拉曼散射光依次经窄带滤光片3和拉曼波分复用器6反射后，入射到微型光纤光谱仪8中；光探测器模块7接收两路后向拉曼散射光，信号采集与处理电路9将来自光探测器模块7的电信号转换为数字信号；信号采集与处理电路9将采集的后向拉曼散射信号、微型光纤光谱仪8将采集的光谱信号传输到计算机10进行分布温度和光纤光栅解调并显示。
一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调方法，激光在光纤中产生的后向自发拉曼散射光用于分布温度解调，产生的前向自发拉曼散射光用于光纤光栅解调，实现基于单个激光光源的分布温度与光纤光栅的同时解调；具体步骤如下：
首先，计算机10向信号采集与处理电路发出9指令；光源驱动电路2接收信号采集与处理电路9产生的调制信号后，驱动激光光源1；激光光源1发射的激光被窄带滤光片3过滤后，入射到测温光纤4和光纤光栅传感器5；测温光纤4中产生的后向拉曼散射光和光纤光栅传感器5反射的前向拉曼散射光被窄带滤光片3反射，入射到拉曼波分复用器6；拉曼波分复用器6将用于分布温度测量的拉曼斯托克斯后向散射光和拉曼反斯托克斯后向散射光过滤出来，入射到光探测器模块7，同时测温光纤4中的前向拉曼散射光在前向传输中累积，部分光被光纤光栅传感器5反射，再经窄带滤光片3和拉曼波分复用器6的反射后入射到微型光纤光谱仪8；光探测器模块7接收两路后向拉曼散射光，信号采集与处理电路9将来自光探测器模块7的电信号转换为数字信号后，对测量的后向散射信号的频率响应进行反傅里叶变换处理；信号采集与处理电路9将采集的后向拉曼散射信号、微型光纤光谱仪8将采集的光谱信号传输到计算机10，分别采用非相干光频域反射技术和波长解调技术进行分布温度和光纤光栅解调并显示。
所述的激光光源1是一种窄脉冲激光光源或者频率调制连续波激光光源，所述激光光源1在光纤中产生的后向自发拉曼散射光用于分布温度解调，前向自发拉曼散射光用于光纤光栅解调。
所述的拉曼波分复用器6的斯托克斯和反斯托克斯通道的中心波长远离所述激光光源1的中心波长，波长间隔为50-100nm。
所述的光纤光栅传感器5的反射波长位于所述拉曼波分复用器6的中心波长与所述激光光源1的中心波长之间。
所述的光纤光栅传感器5是一种高反射率切趾光纤光栅，可用于静态或动态参量的测量。
所述的光纤光栅传感器5具有不同的反射波长，可实现波分复用解调。
所述的光探测器模块7由两个硅基雪崩光电二极管及其低噪声跨阻放大电路组成。
所述的微型光纤光谱仪8的光谱测量范围覆盖1030nm-1120nm。
所述的信号采集与处理电路9是步进频率扫描式高频锁相放大器，频率测量范围为1kHz-100MHz。
本发明的原理如下：激光光源在光纤中产生的后向自发拉曼散射光被拉曼波分复用器滤出后用于分布温度测量，前向自发拉曼散射光被光纤光栅反射后用于温度或者应变测量。用于分布温度解调的后向拉曼散射光谱范围和用于光纤光栅解调的前向拉曼散射光谱范围互不重叠，可使分布温度与光纤光栅同时解调且互不影响。采用所述拉曼波分复用器可将后向拉曼散射光和光纤光栅反射的前向拉曼散射光分离，从而实现单根光纤测量。
本发明的效果和益处：采用单一光源和单根光纤即可实现分布温度与光纤光栅的同时解调。利用激光光源在光纤中产生的后向自发拉曼散射光和前向自发拉曼散射光分别用于分布温度和光纤光栅解调；利用拉曼波分复用器可将后向拉曼散射光和光纤光栅反射的前向拉曼散射光分离因而互不干扰。实现了新型的分布温度/光纤光栅一体化解调仪器设计，为温度、应变等多参量同时测量提供一种更具竞争力的技术方案。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的光谱分布示意图。
图3是微型光纤光谱仪测量的光纤光栅反射谱。
图4是光纤分布温度测量曲线。
图中：1激光光源；2光源驱动电路；3窄带滤光片；4测温光纤；5光纤光栅传感器；6拉曼波分复用器；7光探测器模块；8微型光纤光谱仪；9信号采集与处理电路；10计算机；11用于分布温度解调的后向反斯托克斯拉曼散射光谱范围；12用于光纤光栅解调的前向反斯托克斯拉曼散射光谱范围；13用于光纤光栅解调的前向斯托克斯拉曼散射光谱范围；14用于分布温度解调的后向斯托克斯拉曼散射光谱范围；15中心波长1541nm的光纤光栅反射的前向反斯托克斯拉曼散射光；16后向反斯托克斯拉曼散射光；17瑞利散射光；18中心波长1581nm的光纤光栅反射的前向斯托克斯拉曼散射光；19后向斯托克斯拉曼散射光。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，主要包括激光光源1、光源驱动电路2、窄带滤光片3、测温光纤4、光纤光栅传感器5、拉曼波分复用器6、光探测器模块7、微型光纤光谱仪8、信号采集与处理电路9和计算机10。
计算机10向信号采集与处理电路9发出指令；光源驱动电路2接收信号采集与处理电路9产生的调制信号驱动激光光源1；激光光源1的发射光经过窄带滤光片3，入射到测温光纤4中；测温光纤4中产生的后向拉曼散射光以及光纤光栅传感器5反射的前向拉曼散射光被窄带滤光片3反射，入射到拉曼波分复用器6；拉曼波分复用器6滤出的后向拉曼散射光被光探测器模块7转换为电信号，信号采集与处理电路9将来自光探测器模块7的电信号转换为数字信号并进行互相关运算和反傅里叶变换处理；拉曼波分复用器6反射的光纤光栅反射光入射到微型光纤光谱仪8；信号采集与处理电路9和微型光纤光谱仪8将数据传输到计算机10，计算机10同时进行基于非相干光频率反射技术的分布温度测量和基于波长解调的光纤光栅解调并显示。
其中，激光光源1是中心波长为1064nm的半导体激光器。窄带滤光片3是中心波长为1064nm、带宽为8nm的带通滤光片。拉曼波分复用器6的两个滤光通道的中心波长分布为1030nm和1120nm，带宽均为10nm。
光探测器模块7由两个硅基雪崩光电二极管及其低噪声跨阻放大电路组成，带宽为100MHz。微型光纤光谱仪8的光谱测量范围覆盖1030nm-1120nm。信号采集与处理电路9是步进频率扫描式高频锁相放大器，频率测量范围为1kHz-100MHz。
测温光纤104采用9/125μm的传感光纤。光纤光栅传感器5采用两个反射波长分别为1041nm和1081nm的切趾光纤光栅，反射率高于99％。
附图2是本发明的光谱分布示意图。用于分布温度解调的后向反斯托克斯拉曼散射光谱范围11是1025-1035nm，用于分布温度解调的后向斯托克斯拉曼散射光谱范围14是1115-1125nm；用于光纤光栅解调的前向反斯托克斯拉曼散射光谱范围12是1040-1055nm，用于光纤光栅解调的前向斯托克斯拉曼散射光谱范围13是1075-1110nm，即用于光纤光栅解调的光谱范围达到50nm，可以对超过20个光纤光栅进行波分复用解调。上述用于分布温度解调的后向拉曼散射光谱范围和用于光纤光栅解调的前向拉曼散射光谱范围互不重叠，可使分布温度与光栅解调互不影响。
附图3是微型光纤光谱仪测量的光纤光栅反射谱。测量光谱是光纤中产生的后向反斯托克斯拉曼散射光16、后向斯托克斯拉曼散射光19、瑞利散射光17以及中心波长1541nm的光纤光栅反射的前向反斯托克斯拉曼散射光15、中心波长1581nm的光纤光栅反射的前向斯托克斯拉曼散射光18的叠加。
附图4是光纤分布温度测量曲线。复用的光纤光栅对分布温度测量几乎没有影响。
一种悬臂梁与光声池双共振增强型光声光谱检测方法，应用上述一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统及方法，激光在光纤中产生的后向自发拉曼散射光用于分布温度解调，产生的前向自发拉曼散射光用于光纤光栅解调，实现基于单个激光光源的分布温度与光纤光栅的同时解调；具体步骤如下：首先，计算机10向信号采集与处理电路发出9指令；光源驱动电路2接收信号采集与处理电路9产生的调制信号驱动激光光源1；激光光源1发射的激光被窄带滤光片3过滤后，入射到测温光纤4和光纤光栅传感器5；测温光纤4中产生的后向拉曼散射光和光纤光栅传感器5反射的前向拉曼散射光被窄带滤光片3反射；拉曼波分复用器6将用于分布温度测量的拉曼斯托克斯后向散射光和拉曼反斯托克斯后向散射光过滤出来，同时测温光纤4中的前向拉曼散射光在前向传输中累积，部分光被光纤光栅传感器5反射，再经窄带滤光片3和拉曼波分复用器6的反射后入射到微型光纤光谱仪8；光探测器模块7接收两路后向拉曼散射光，信号采集与处理电路9将来自光探测器模块7的电信号转换为数字信号后，对测量的后向散射信号的频率响应进行反傅里叶变换处理；信号采集与处理电路9和微型光纤光谱仪8将采集的后向拉曼散射信号和光谱信号传输到计算机10，分别采用非相干光频域反射技术和波长解调技术进行分布温度和光纤光栅解调并显示。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，包括激光光源(1)、光源驱动电路(2)、窄带滤光片(3)、测温光纤(4)、光纤光栅传感器(5)、拉曼波分复用器(6)、光探测器模块(7)、微型光纤光谱仪(8)、信号采集与处理电路(9)和计算机(10)；
所述的光源驱动电路(2)接收信号采集与处理电路(9)产生的调制信号后，驱动激光光源(1)；所述的激光光源(1)发射的激光被窄带滤光片(3)过滤后，入射到测温光纤(4)和光纤光栅传感器(5)；所述的测温光纤(4)中产生的后向拉曼散射光和光纤光栅传感器(5)反射的前向拉曼散射光被窄带滤光片(3)反射后，入射到拉曼波分复用器(6)；所述的拉曼波分复用器(6)将用于分布温度测量的拉曼斯托克斯后向散射光和拉曼反斯托克斯后向散射光过滤出来，入射到光探测器模块(7)中，同时光纤光栅传感器(5)反射的前向拉曼散射光依次经窄带滤光片(3)和拉曼波分复用器(6)反射后，入射到微型光纤光谱仪(8)中；光探测器模块(7)接收两路后向拉曼散射光，信号采集与处理电路(9)将来自光探测器模块(7)的电信号转换为数字信号；信号采集与处理电路(9)将采集的后向拉曼散射信号、微型光纤光谱仪(8)将采集的光谱信号传输到计算机(10)进行分布温度和光纤光栅解调并显示。
2.根据权利要求1所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的激光光源(1)是一种窄脉冲激光光源或者频率调制连续波激光光源，所述激光光源(1)在光纤中产生的后向自发拉曼散射光用于分布温度解调，前向自发拉曼散射光用于光纤光栅解调。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的拉曼波分复用器(6)的斯托克斯和反斯托克斯通道的中心波长远离所述激光光源(1)的中心波长，波长间隔为50-100nm；所述的光纤光栅传感器(5)的反射波长位于所述拉曼波分复用器(6)的中心波长与所述激光光源(1)的中心波长之间；所述的光纤光栅传感器(5)是一种高反射率切趾光纤光栅，可用于静态或动态参量的测量；所述的光纤光栅传感器(5)具有不同的反射波长，实现波分复用解调。
4.根据权利要求1或2所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的光探测器模块(7)由两个硅基雪崩光电二极管及其低噪声跨阻放大电路组成；所述的信号采集与处理电路(9)是步进频率扫描式高频锁相放大器，频率测量范围为1kHz-100MHz。
5.根据权利要求3所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的光探测器模块(7)由两个硅基雪崩光电二极管及其低噪声跨阻放大电路组成；所述的信号采集与处理电路(9)是步进频率扫描式高频锁相放大器，频率测量范围为1kHz-100MHz。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的微型光纤光谱仪(8)的光谱测量范围覆盖1030nm-1120nm。
7.根据权利要求3所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的微型光纤光谱仪(8)的光谱测量范围覆盖1030nm-1120nm。
8.根据权利要求4所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调系统，其特征在于，所述的微型光纤光谱仪(8)的光谱测量范围覆盖1030nm-1120nm。
9.一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调方法，其特征在于，激光在光纤中产生的后向自发拉曼散射光用于分布温度解调，产生的前向自发拉曼散射光用于光纤光栅解调，实现基于单个激光光源的分布温度与光纤光栅的同时解调；具体步骤如下：
首先，计算机(10)向信号采集与处理电路发出(9)指令；光源驱动电路(2)接收信号采集与处理电路(9)产生的调制信号后，驱动激光光源(1)；激光光源(1)发射的激光被窄带滤光片(3)过滤后，入射到测温光纤(4)和光纤光栅传感器(5)；测温光纤(4)中产生的后向拉曼散射光和光纤光栅传感器(5)反射的前向拉曼散射光被窄带滤光片(3)反射，入射到拉曼波分复用器(6)；拉曼波分复用器(6)将用于分布温度测量的拉曼斯托克斯后向散射光和拉曼反斯托克斯后向散射光过滤出来，入射到光探测器模块(7)，同时测温光纤(4)中的前向拉曼散射光在前向传输中累积，部分光被光纤光栅传感器(5)反射，再经窄带滤光片(3)和拉曼波分复用器(6)的反射后入射到微型光纤光谱仪(8)；光探测器模块(7)接收两路后向拉曼散射光，信号采集与处理电路(9)将来自光探测器模块(7)的电信号转换为数字信号后，对测量的后向散射信号的频率响应进行反傅里叶变换处理；信号采集与处理电路(9)将采集的后向拉曼散射信号、微型光纤光谱仪(8)将采集的光谱信号传输到计算机(10)，分别采用非相干光频域反射技术和波长解调技术进行分布温度和光纤光栅解调并显示。
10.权利要求9所述的一种光纤拉曼散射光用于分布温度与光纤光栅同时解调方法，应用于悬臂梁与光声池双共振增强型光声光谱检测。
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| CN103115693B (zh) * | 2013-01-17 | 2015-08-19 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种分布式光纤拉曼测温系统 |
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