CN108663138A - 一种分布式光纤温度及振动的传感系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光纤温度及振动的传感系统，包括激光器(1)、传感光纤(10)、数据处理器(18)，可调光衰减器(2)、二级光放大结构、第二带通滤波器(8)、环行器(9)、波分复用器(11)、第一雪崩光电二极管(13)、第二雪崩光电二极管(14)和M‑Z干涉结构，波分复用器(11)的输出端一分为多，分别与第一雪崩光电二极管(13)、第二雪崩光电二极管(14)和M‑Z干涉结构的输入端相连，M‑Z干涉结构包括参考臂和传感臂，传感臂中设有光信号延迟结构，光信号经过传感臂后与经过参考臂的光信号发生干涉。本发明还公开了一种分布式光纤温度及振动的传感方法。本发明的分布式温度及振动的传感系统，在一根光纤上实现温度和振动的同时测量。

Description

一种分布式光纤温度及振动的传感系统及方法

技术领域

本发明属于分布式检测技术领域，更具体地，涉及一种分布式光纤温度及振动的传感系统及方法。

背景技术

当光纤受到外界环境(如温度、应力、振动等)影响时，光纤中传输光的强度、相位、频率等参量将会相应的变化，通过检测传输光的这些参量便可以获得相应物理量，这种技术称为光纤传感技术。

传统的传感器大多是电量型的，测量范围小、并网困难，而且点式传感器在测量大范围、长距离时，维护成本较高。相比之下，光纤传感器的传感器是光纤，光纤本身结构稳定、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、价格低廉，此外光纤的覆盖面广，可以对大范围，空间分布广的系统做测量。因此20世纪70年代末以来，分布式光纤传感得到了广泛的发展，出现了基于光时域反射技术(OTDR)、拉曼光时域反射技术(ROTDR)、布里渊光时域反射技术(BOTDR)、相位敏感光时域反射技术(Φ-OTDR)等。

目前基于温度测量拉曼光时域反射技术(ROTDR)已较为成熟。拉曼光时域反射(ROTDR)技术是向光纤中注入脉冲光，光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集。

振动传感发展不如温度传感成熟，φ-OTDR技术是利用传感系统的输出脉冲宽度区域内反射回来的瑞利散射光相干干涉结果，因而能够探测到更微弱的扰动信息，提高系统的响应能力。当外界的扰动导致光纤路径上某处的折射率发生变化，从而改变散射光的相位信息，最终使得干涉的光强发生变化，而扰动点的位置也能通过该光强变化信号与脉冲注入传感光纤的间隔时间来确定，实现对扰动事件的定位。φ-OTDR技术因其优良的综合性能成为目前最主要的入侵和振动分布式传感监测方法之一，但是干涉因素使得光纤容易受环境噪声的影响，对于应变、特别是恒定的应变及温度变化，信号特别容易被淹没，从而使得检测不准确。

基于干涉原理的传感技术是通过测量光程差来确定相关的物理量。马赫曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪是以光波波长为计量单位测量光程差的，其测量精度之高是其他方法无法比拟的，而且其频率响应也很高，测得振动频率也很精确，信息全面。但也存在一些致命的缺点，特别是数据处理复杂以及偏振态衰落等敏感问题，严重影响系统的传感性能，使传感系统定位精度较低，而且干涉技术大多为准分布式传感，分布式的干涉技术大多结构复杂。

传统测量中，温度传感和振动传感是通过不同的光纤进行分开测量的，这种分开测量方式成本高，且参数测量较为单一，在用多参量判断外部事件时，系统预警报错、漏报的几率高，同时在实现振动测量的同时，很难将振动的全方位信息(振幅、频率、波形等)获取，导致不能准确的分析振动的特征及性质，从而进行后续的措施。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的实施例提供了一种既能够探测振动事件,又能够检测温度事件的分布式光纤温度及振动的传感系统及传感方法，利用ROTDR、φ-OTDR技术的分布式特性以及干涉技术的精度，各取所长，配合波分复用结构、M-Z干涉结构，不仅实现了对振动的和温度的综合测量，并且能够解调出振动的全方位信息，大大提高了分布式光纤传感器的测量功能和应用范围，并保证测量精度。本发明提供的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，包括二级光放大结构、M-Z干涉结构和波分复用结构，二级光放大结构通过激光器发射连续光后经第一掺铒光纤放大器放大后输入编码脉冲调制器调制成脉冲光后进行二次放大形成最终的噪声误差小的探测光；探测光经过环行器和传感光纤散射后输出到波分复用器中，波分复用器输出端对一根光纤上将携带不同物理量的不同波长的光信号进行分离，并使分离后的光信号进入分别进入到雪崩光电二极管中和M-Z干涉线路中，分别实现温度信息和振动信息传递；M-Z干涉线路包括参考臂和传感臂，光信号经过传感臂后发生延迟并与经过参考臂的光信号在所述第二耦合器上发生干涉，雪崩光电二极管中和M-Z干涉线路与数据处理器连接，分别实现温度信息和振动信息的检测。在同一根光纤上实现温度和振动信息的同时测量，节省成本的同时，使得多参量判断外部事件时，系统预警报错、漏报的几率降低。解调出振动的全方位信息，大大提高了分布式光纤传感器的测量功能和应用范围，并保证测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种分布式光纤温度及振动的传感系统，包括激光器、传感光纤和数据处理器，还包括依次连接的可调光衰减器、二级光放大结构和第二带通滤波器以及环行器、波分复用器，以及以及并联设置的第一雪崩光电二极管(13)、第二雪崩光电二极管(14)和M-Z干涉结构；

所述可调光衰减器与所述激光器的输出端相连，所述环行器的第一端口与所述第二带通滤波器的输出端相连，第二端口与所述传感光纤相连，第三端口与所述波分复用器的输入端相连；

所述波分复用器的输出端一分为多，分别与所述第一雪崩光电二极管、第二雪崩光电二极管和M-Z干涉结构的输入端相连，所述第一雪崩光电二极管和第二雪崩光电二极管的输出端与所述数据处理器相连，实现温度的检测；

所述M-Z干涉结构包括与所述数据处理器相连的第二耦合器、和并联设于所述波分复用器和第二耦合器之间的参考臂和传感臂，所述传感臂中设有光信号延迟结构，光信号经过传感臂后发生延迟并与经过所述参考臂的光信号在所述第二耦合器上发生干涉，实现振动信息的检测。

进一步地，所述二级光放大结构包括依次连接的第一掺铒光纤放大器、第一带通滤波器、偏振控制器、编码脉冲调制器以及第二掺铒光纤放大器。

进一步地，所述数据处理器的输出端与所述编码脉冲调制器的输入端相连，以将处理后的数据反馈给所述编码脉冲调制器。

进一步地，所述传感臂的光信号延迟结构包括延迟光纤和PZT相位调制器。

进一步地，所述延迟光纤的长度与所述脉宽对应的空间分辨率的值相同。

进一步地，所述M-Z干涉结构还包括与所述波分复用器的输出端相连的将光信号一分为二的第一耦合器。

进一步地，所述激光器发出的光源为COTS的DBF光源。

一种分布式光纤温度及振动的传感方法，包括如下步骤：

S1激光器发出的连续光经过可变光衰减器衰减后，经过第一次放大后输入到所述编码脉冲调制器中调制成脉冲光；

S2脉冲光经过第二次放大并滤波形成最终的探测光；

S3所述探测光经过所述环行器进入到所述传感光纤中，并将产生的散射光返回至所述环行器中；

S4返回至所述环行器中的探测光输出到波分复用器中，并通过所述波分复用器将光信号一分为多，分别输入到所述第一雪崩光电二极管、第二雪崩光电二极管和M-Z干涉结构中，实现携带不同物理量的光信号的分离；

S5进入所述第一雪崩光电二极管和第二雪崩光电二极管的携带温度信息的光信号最终进入到数据处理器中进行解调，得到相应的温度信息；

进入M-Z干涉结构的光信号被第一耦合器一分为二，其一直接到达第二耦合器，其二则经过延迟光纤延迟，然后通过PZT相位调制器后进入第二耦合器，先后达到第二耦合器的光信号发生干涉，并输入到数据处理器中，数据处理器利用相位载波技术将其完全解调出来，利用相位敏感光时域反射技术，实时定位振动发生的地方。

进一步地，所述数据处理器将处理后的信息反馈到所述编码脉冲调制器中，根据具体所检测的温度或振动信息，反馈给编码脉冲调制器后，实时调节脉宽，控制光纤空间分布率，最终实现精准定位。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的分布式光纤温度及振动的传感系统，包括二级光放大结构、M-Z干涉结构和波分复用结构，二级光放大结构通过激光器发射连续光后经第一掺铒光纤放大器放大后输入编码脉冲调制器调制成脉冲光后进行二次放大形成最终的噪声误差小的探测光；探测光经过环行器和传感光纤散射后输出到波分复用器中，波分复用器输出端对一根光纤上将携带不同物理量的不同波长的光信号进行分离，并使分离后的光信号进入分别进入到雪崩光电二极管中和M-Z干涉线路中，分别实现温度信息和振动信息传递；M-Z干涉线路包括参考臂和传感臂，光信号经过传感臂后发生延迟并与经过参考臂的光信号在所述第二耦合器上发生干涉，雪崩光电二极管中和M-Z干涉线路与数据处理器连接，分别实现温度信息和振动信息的检测。在同一根光纤上实现温度和振动信息的同时测量，节省成本的同时，使得多参量判断外部事件时，系统预警报错、漏报的几率降低。同时，利用ROTDR、φ-OTDR技术的分布式特性、干涉技术的精度及解调算法，当发生振动事件时，可以解调出振动的全方位信息，包括振幅、频率、波形等，大大提高了分布式光纤传感器的测量功能和应用范围，并保证测量精度。

(2)本发明的分布式光纤温度及振动的传感系统，数据处理器的输出端与编码脉冲调制器相连，将解调后的温度信息和振动信息反馈给编码脉冲调制器，根据具体所检测的物理量(温度或振动)，反馈给编码脉冲调制器后，可实时调节脉宽，控制光纤空间分布率，最终可以实现精准定位。

(3)本发明的分布式光纤温度及振动的传感系统，传感臂包括延迟光纤和PZT相位调制器，延迟光纤使得通过传感臂的光信号延迟与通过参考臂的光信号先后到达第二耦合器，并在第二耦合器发生干涉，如果光纤上有振动产生，那么传感光纤上相应位置会发生一些物理变化，如光纤折射率，当相干光光源，利用M-Z干涉技术，当传感光纤受到振动的影响时，在干涉仪输出的干涉信号会发生变化，通过相位载波技术可以将其完全解调出来，利用干涉技术的精度及解调算法，当发生振动事件时，可以解调出振动的全方位信息，包括振幅、频率、波形等，以此来准确检测振动特征及性质，方便采取相应的措施。

(4)本发明的分布式光纤温度及振动的传感方法，能够实现在同一根光纤上实现温度和振动信息的同时测量，节省成本的同时，使得多参量判断外部事件时，系统预警报错、漏报的几率降低；且数据处理器的输出端与编码脉冲调制器相连，将解调后的温度信息和振动信息反馈给编码脉冲调制器，根据具体所检测的物理量(温度或振动)，反馈给编码脉冲调制器后，可实时调节脉宽，控制光纤空间分布率，最终可以实现精准定位。

附图说明

图1为本发明分布式光纤温度及振动的传感系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中波分复用器和M-Z干涉结构的连接示意图。

所有附图中，同样的附图标记表示同一个结构或零件，其中：1-激光器、2-可变光衰减器、3-第一掺铒光纤放大器、4-第一带通滤波器、5-偏振控制器、6-编码脉冲调制器、7-第二掺铒光纤放大器、8-第二带通滤波器、9-环行器、10-传感光纤、11-波分复用器、12-第一雪崩光电二极管、13-第二雪崩二极管、14-第一耦合器、15-延迟光纤、16-PZT相位调制器、17-第二耦合器、18-数据处理器、19-控制中心。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明分布式光纤温度及振动的传感系统的结构示意图。如图1所示，分布式光纤温度及振动的传感系统包括二级光放大结构、M-Z干涉(Mach-ZehnderInterferometer马赫-曾德尔干涉仪)结构、波分复用结构、第二带通滤波器8、环行器9和传感光纤10、数据处理器18和控制中心19，其中M-Z干涉结构和波分复用结构的一端环行器9相连，另一端与数据处理器18相连，光在光纤中传播会受到外界的因素的影响，此时光的相关物理量会发生变化，利用这一变化可以测出相应的参量，二级光放大结构将携带相应物理量信息的光输出到M-Z干涉结构和波分复用结构中，并最后将检测的温度和振动数据反馈给数据处理器18进行处理；

其中，二级光放大结构包括可变光衰减器2、第一掺铒光纤放大器3、偏振控制器4、第一带通滤波器5、编码脉冲调制器6和第二掺铒光纤放大器7，激光器1与可变光衰减器2相连，激光器1输出的连续光经过可变光衰减器2衰减到所需功率的连续光，进一步地，激光器1发出的光源为窄线宽激光源，优选为COTS的DBF光源，优选波长为1549nm，该光源的稳定性更好；可变光衰减器2与第一掺铒光纤放大器3连接，第一掺铒光纤放大器3对经过衰减的连续光进行光放大，本发明中光源直接经过第一掺铒光纤放大器3放大，而不是采用相干检测的方式先将光信号一分为二，这种直接检测的方式的灵敏度更高；

第一掺铒光纤放大器3的输出端与第一带通滤波器4相连，用于滤去干扰波；编码脉冲调制器6与第一带通滤波器4连接，用于放大后的光进行调制以形成脉冲光；作为优选，第一带通滤波器4和编码脉冲调制器6之间设于偏振控制器5，用于消除偏振光的干扰，保证调制后的脉冲光的单一性，减小噪声；

编码脉冲调制器6与环形器9之间设有二级放大滤波结构，包括依次设置的第二掺铒光纤放大器7和第二带通滤波器8，调制所得的脉冲光进入第二掺铒光纤放大器7进行二级放大，二级放大后的脉冲信号经过带通滤波器8进行滤波，进一步消除传感误差。

环形器9包括第一端口、第二端口和第三端口，第一端口与第二带通滤波器8连接，第二端口与传感光纤10连接，第三端口与波分复用器11连接，其中，传感光纤10接收到第一端口进入的最终探测光，并产生瑞丽散射光和拉曼散射光返回至环行器9中，并由光纤环行器9的第三端口输出至波分复用结构。

作为优选，长度为L的所述传感光纤10，两个探测脉冲光的时间间隔Δt应大于2nL/c(即脉冲光在光纤中往返一次需要的时间)。不断返回来的瑞利散射光和拉曼散射光在相位上分别在一个周期T的Δt时刻发生变化，事件发生位置L可由L＝cΔt/2n得知，其中c＝3X10⁸m/s近似真空中的光速，Δt为从计时开始到接收到所需定位的背向瑞利散射光所经过的时间。

波分复用结构包括波分复用器11、第一雪崩光电二极管12和第二雪崩光电二极管13，波分复用器11用于载有不同信息波长的光信号合成一束沿着单根光纤传输，在接收端再将不同的波长的光信号分开，波分复用器11与环行器9的第三端口相连，接受经过传感光纤10之后的散射光，并将其中携带的不同物理量的光信号进行分离，可以极大的简化系统结构，同时实现多功能的测量，不同的波分，分别实现不同的物理量的光信号传输。波分复用器11的输出端包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，第一输出端与第一雪崩光电二极管12相连，第二输出端与第二雪崩光电二极管13相连，第三输出端与M-Z干涉结构相连，波分复用器11的三个输出端分别将不同的光信号输入到不同的线路中，实现不同物理量的测量。第一雪崩光电二极管12和第二雪崩光电二极管13的输出端均与数据处理器18相连，以将第一雪崩光电二极管12和第二雪崩光电二极管13中光信号中携带的温度传感信息输入到数据处理器18中。

作为优选，波分复用器11采用拉曼波分复用器。

M-Z干涉结构的第一实施例包括第一耦合器14、第二耦合器17、参考臂和传感臂，参考臂和传感臂并联，且并联之后的输入端与第一耦合器14相连，输出端与第二耦合器17相连，第一耦合器14将波分复用器11的第三输出端的光信号一分为二，分离的两路光信号一路进入参考臂中，另一路进入传感臂中，参考臂为光纤线路，传感臂包括光纤线路、延迟光纤15和PZT相位调制器16，PZT相位调制器16对光信号进行调相，注入相应的载波，进入到传感臂中的光信号经过延迟光纤15后会发生延迟，与进入到参考臂中的光信号前后间隔一段时间到达第二耦合器17中，因此到达第二耦合器17的两束不同的传感光信号会发生干涉效应，第二耦合器17输出端与数据处理器18相连，以将携带的振动传感信息输入到数据处理器18中。

作为优选，第一耦合器14为50：50的耦合器，将输入的光信号按50：50的比例分配到参考臂和传感臂中。

作为优选，第二耦合器17也为50：50的耦合器。

M-Z干涉结构的第一实施例如图2所示，包括第二耦合器17、参考臂和传感臂，且对应的波分复用器11一分为四，分别与第一雪崩光电二极管12第二雪崩光电二极管13、参考臂和传感臂相连，该实施例直接在波分复用器后一分为四，减小了第一耦合器的复用干扰。

作为优选，延迟光纤15的长度与空间分辨率(脉宽)的值相同，从而能够消除不必要的信号干扰。射出的脉冲光射入传感光纤时，如果光纤上有振动产生，那么传感光纤上相应位置会发生一些物理变化，如光纤折射率，长度等，当相干光光源，利用M-Z干涉技术，当传感光纤受到振动的影响时，在干涉仪输出的干涉信号会发生变化，通过相位载波技术可以将其完全解调出来，利用相位敏感光时域反射技术，可以实时定位振动发生的地方，因此M-Z干涉技术可以对振动进行全分布实时监测，可以实现500HZ～2000HZ的振动信号的准确获取。

数据处理器18分别对进入的三路光信号进行不同算法进行解调处理，通过数据处理器18的干涉等算法处理，便可以实时准确的获得振动信息，

分别得到外界的温度信息和振动信息，且数据处理器18与控制中心19相连，最终将解调后的信息反馈到控制中心19中，在同一根光纤上实现温度和振动信息的同时测量，节省成本的同时，使得多参量判断外部事件时，系统预警报错、漏报的几率降低。利用ROTDR、φ-OTDR技术的分布式特性、干涉技术的精度及解调算法，当发生振动事件时，可以解调出振动的全方位信息，包括振幅、频率、波形等，大大提高了分布式光纤传感器的测量功能和应用范围，并保证测量精度。

作为优选，数据处理器18的输出端与编码脉冲调制器6相连，将解调后的温度信息和振动信息反馈给编码脉冲调制器6，根据具体所检测的物理量(温度或振动)，反馈给编码脉冲调制器6后，可实时调节脉宽，控制光纤空间分布率，最终可以实现精准定位，同时实现温度信息的具体定位。

实现不同脉宽W及频率f的调制：不同脉宽W决定着系统的空间分辨率δL，期间的关系为δL＝cW/2n，其中C为光在光纤中传播的速度，n为光纤折射率，不同的频率决定着探测范围L＝c/2nf，因此可以通过不同的应用需求来实时调控不同的脉冲参数，从而在应用性上更加灵活。

作为优选，选择脉冲的重复率(f)为20kHz，脉冲宽度(W)为100ns的脉冲，20kHz的重复频率(f)决定系统的5公里监测范围，100ns的脉冲宽度(W)决定了系统的空间分辨率为10m，可以实现500HZ～2000HZ的振动信号全方位信息的准确获取，以及0.5℃的温度分辨率

一种分布式光纤温度及振动的传感方法，步骤如下：

S1激光器发出的连续光经过可变光衰减器衰减后，经过第一掺饵光纤放大器3进行第一次放大；

第一次放大后的连续光经过编码脉冲调制器6调制成脉冲光；

作为优选，第一次放大后的连续光在调制成脉冲光前经过偏振控制器4消除了偏振光的干扰，减小噪声；

S2脉冲光经过第二掺铒光纤放大器7放大，并经带通滤波器8滤波，进一步消除误差形成最终的探测光；

S3第二次放大并滤波后的光信号经过环行器9进入到传感光纤10中，传感光纤10接收到最终探测光，并产生瑞散射光和拉曼散射光返回至环行器9中；

S4返回至环行器9中的探测光输出到波分复用器11中，波分复用器将光信号一分为三，分别输入到第一雪崩光电二极管12、第二雪崩光电二极管13和M-Z干涉结构中，在单根光纤上传输携带不同物理信号的不同波长的光纤，并在输出端进行分离，实现多物理量的同时测量；

S5进入第一雪崩光电二极管12和第二雪崩光电二极管13的携带温度信息的光信号最终进入到数据处理器18中进行解调，得到相应的温度信息；

进入M-Z干涉结构的光信号被第一耦合器14一分为二，其一直接到达第二耦合器17，其二则经过延迟光纤15延迟，然后通过PZT相位调制器16进行调相，并注入相应的载波后达到第二耦合器17，先后达到第二耦合器17的光信号发生干涉，并输入到数据处理器18中，数据处理器18利用相位载波技术可以将其完全解调出来，利用相位敏感光时域反射技术，可以实时定位振动发生的地方。

作为优选，数据处理器18将处理后的信息反馈到编码脉冲调制器6中，根据具体所检测的物理量(温度或振动)，反馈给编码脉冲调制器6后，可实时调节脉宽，控制光纤空间分率，最终可以实现精准定位。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式光纤温度及振动的传感系统，包括激光器(1)、传感光纤(10)和数据处理器(18)，其特征在于，还包括依次连接的可调光衰减器(2)、二级光放大结构和第二带通滤波器(8)以及环行器(9)、波分复用器(11)，以及并联设置的第一雪崩光电二极管(13)、第二雪崩光电二极管(14)和M-Z干涉结构；

所述可调光衰减器(2)与所述激光器(1)的输出端相连，所述环行器(9)的第一端口与所述第二带通滤波器(8)的输出端相连，第二端口与所述传感光纤(10)相连，第三端口与所述波分复用器(11)的输入端相连；

所述波分复用器(11)的输出端一分为多，分别与所述第一雪崩光电二极管(13)、第二雪崩光电二极管(14)和M-Z干涉结构的输入端相连，所述第一雪崩光电二极管(13)和第二雪崩光电二极管(14)的输出端与所述数据处理器(17)相连，实现温度的检测；

所述M-Z干涉结构包括与所述数据处理器(18)相连的第二耦合器(17)、和并联设于所述波分复用器(11)和第二耦合器(17)之间的参考臂和传感臂，所述传感臂中设有光信号延迟结构，光信号经过传感臂后发生延迟并与经过所述参考臂的光信号在所述第二耦合器(17)上发生干涉，实现振动信息的检测。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，其特征在于，所述二级光放大结构包括依次连接的第一掺铒光纤放大器(3)、第一带通滤波器(4)、偏振控制器(5)、编码脉冲调制器(6)以及第二掺铒光纤放大器(7)。

3.根据权利要求2所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，其特征在于，所述数据处理器(18)的输出端与所述编码脉冲调制器(6)的输入端相连，以将处理后的数据反馈给所述编码脉冲调制器(6)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，其特征在于，所述传感臂中的光信号延迟结构包括延迟光纤(14)和PZT相位调制器(15)。

5.根据权利要求4所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，其特征在于，所述延迟光纤(14)的长度与所述脉宽对应的空间分辨率的值相同。

6.根据权利要求4所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，其特征在于，所述M-Z干涉结构还包括与所述波分复用器(11)的输出端相连的将光信号一分为二的第一耦合器(13)。

7.根据权利要求4所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统，其特征在于，所述激光器(1)发出的光源为COTS的DBF光源。

8.一种分布式光纤温度及振动的传感方法，其特征在于，应如权利要求1～7中任一项所述的一种分布式光纤温度及振动的传感系统实现，包括如下步骤：

S1激光器(1)发出的连续光经过可变光衰减器衰减后，经过第一次放大后输入到所述编码脉冲调制器(6)中调制成脉冲光；

S2脉冲光经过第二次放大并滤波形成最终的探测光；

S3所述探测光经过所述环行器(9)进入到所述传感光纤(10)中，并将产生的散射光返回至所述环行器(9)中；

S4返回至所述环行器(9)中的探测光输出到波分复用器(11)中，并通过所述波分复用器(11)将光信号一份为多，分别输入到所述第一雪崩光电二极管(12)、第二雪崩光电二极管(13)和M-Z干涉结构中，实现携带不同物理量的光信号的分离；

S5进入所述第一雪崩光电二极管(12)和第二雪崩光电二极管(13)的携带温度信息的光信号最终进入到数据处理器(18)中进行解调，得到相应的温度信息；

进入M-Z干涉结构的光信号被第一耦合器(14)一分为二，其一直接到达第二耦合器(17)，其二则经过延迟光纤(15)延迟，然后通过PZT相位调制器(16)后进入第二耦合器，先后达到第二耦合器(17)的光信号发生干涉，并输入到数据处理器(18)中，数据处理器(18)利用相位载波技术将其完全解调出来，利用相位敏感光时域反射技术，实时定位振动发生的地方。

9.根据权利要求8所述的一种分布式光纤温度及振动的传感方法，其特征在于，所述数据处理器(18)将处理后的信息反馈到所述编码脉冲调制器(6)中，根据具体所检测的温度或振动信息，反馈给编码脉冲调制器(6)后，实时调节脉宽，控制光纤空间分布率，最终实现精准定位。