CN109210385B - 一种基于Phase-OTDR的分布式光纤传感系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于Phase‑OTDR的分布式光纤传感系统及方法，能够通过使用单一光源和单一光纤同时进行分布式声学（振动）和温度探测，进而提高管道泄漏探测的可靠性和鲁棒性，极大地减少了系统复杂度以及成本，可用于同时监测管道泄漏以及第三方入侵，从而更加全面的提供管道保护。

Description

一种基于Phase-OTDR的分布式光纤传感系统及方法

技术领域

本发明涉及一种能够应用于天然气或者石油管道泄漏探测的分布式光纤传感系统及方法，尤其涉及一种基于Phase-OTDR的分布式光纤传感系统及方法。

背景技术

对于天然气或者石油管道泄漏探测而言，快速且准确探测管道泄漏对于保护环境和减少维修损失十分重要。另外，预防第三方入侵也是管道保护所研究的重点课题之一。因此，人们希望得到一种能同时提供管道泄漏探测和第三方入侵探测的技术方案。

对于管道泄漏而言，各个国家有不同的控制规章以及要求标准，通常上讲，对于泄漏探测的性能标准有以下四个：

1.灵敏度：即最小可探测的泄漏速率和最快探测时间。

2.可靠性：即能准确探测真实泄漏和避免误报。

3.准确性：即泄漏位置的准确性。

4.鲁棒性：即系统是否能在较差的情况下工作。

以上标准常用于衡量泄漏系统的性能。目前管道泄漏的方法大概分为非连续和连续测量方法。非连续方法通常包括直升机检测，智能清管等。连续方法通常又分为内部和外部泄漏测量方法。

内部方法包括质量或者体积平衡法，负向压力波法，统计分析法，实时暂态模型法等。由于这些方法需要数学计算，所以通常又称为管道计算监控法（CPM）。所有内部泄漏检测方法的弊端在于低灵敏度和低准确性。通常内部测量法适用于大型泄漏（超过1%管道流量）且内部检测的位置误差大于100米。

外部测量法需要外部的传感器进行探测，如光缆，传感器软管，视频监控摄像机等。通常的探测方法有：分布式光纤温度传感（Distributed Temperature Sensing，DTS），分布式光纤声学传感（Distributed Acoustic Sensing，DAS），特定泄漏物质探测（基于传感器软管），视频监控（基于摄像机）等。其中基于光纤传感的探测方法由于拥有更好的性能（灵敏度和准确性）以及分布式测量的特性而被优先考虑。

光纤传感主要从温度和声学两方面来测量管道泄漏。对于地上架设的管道，由于背景空气温度的影响而只能从声学方面探测。对于埋设管道，从温度和声学两方面均可探测管道泄漏。具体而言，在从温度方面探测管道泄漏的场合，埋设管道由于气体或液体泄漏会产生温差。对于气体泄漏，由于焦耳-汤姆逊效应，泄漏气体温度通常会低于管道内气体以及周边土壤温度。对于液体（比如石油）泄漏，泄漏液体温度通常会不同于周围土壤温度。因此，通过采用光纤温度传感器测量所产生的温差从而能够实现探测泄漏。在从声学方面探测管道泄漏的场合，高压流体在经由管道泄漏孔时会产生特定宽频声信号，通过采用分布式光纤声学传感器而能够被测量。

目前的分布式光纤声学传感器（DAS）原理上主要基于相位光时域反射仪（PhaseOptical Time Domain Reflectometry，Phase-OTDR）或者有时称为相干光时域反射仪（Coherent Optical Time Domain Reflectometry，COTDR）。分布式光纤声学传感器具有很高的灵敏度，原因在于此传感器测量的是一个脉冲中所有瑞利散射体相干后的信号，外界的微小振动声信号将会改变光纤的折射率以及瑞利散射体之间的相位差，这种微小相位差的改变将会明显改变相干后的信号。通过测量相干后信号的变化（光强或者相位）可探测微小的声信号。由于具有极高的声学灵敏度，分布式光纤声学传感器通常被用于检测微小的管道泄漏产生的宽频声信号。然而，在采用分布式声学传感器检测管道泄漏时其缺陷也十分突出，尽管能从声学角度测量管道泄漏，但是泄漏产生的声信号强度极易受外界环境及其他因素影响，比如土壤孔隙率，测量距离以及包围光缆外层的管道等，这些因素将可能使到达光纤的声信号极大地衰减，从而使分布式光纤声学传感器失效。另外，如果单从声学方面探测管道泄漏将会产生更多的空报警（nuisance alarm）。譬如，在分布式光纤声学传感器距离较远处产生的泄漏声信号是一个低频信号（因为土壤相当于一个低频滤波器），这种低频信号在很多情况下跟一些背景杂信号接近，从而导致探测失败。因此，为了更有效更准确地探测管道泄漏，单纯考虑使用分布式光纤声学传感器是不够的，还需要考虑采用其他的手段进行探测。现有技术中，存在一些从温度上进行探测的技术方案。另外对于埋设光缆外层有管道的情况下，由于温度传播所受影响相较于声学传播更小，应优先考虑采用分布式光纤温度传感器进行探测。

传统的分布式光纤温度传感器（DTS）工作原理主要基于拉曼和布里渊散射。不管是基于拉曼散射还是布里渊散射，这两种温度传感器的缺点在于较低的温度灵敏度和较短的工作距离。通常能检测到的最小温度为1或者0.1K（0.1K往往需要更长的信号平均时间和较短的测量距离）。这种低灵敏度很多情况下已经不能满足探测微小管道泄漏。现有技术中存在另一种基于相位光时域反射仪（Phase-OTDR）的分布式温度传感器能具有远高于（大于100倍）传统DTS的灵敏度，可更好的用于管道泄漏温度探测。此分布式温度传感器（DTS）与前述之前提到的分布式声学传感器（DAS）一样，均使用相位光时域反射仪（Phase-OTDR）技术。

综合上看，基于Phase-OTDR的分布式温度和声学光纤传感器因为具有很高的灵敏度，单独使用可有效地用于管道流体泄漏，进一步，从理论上讲，如果两种传感器的结合将能够更加提高系统的可靠性（更加准确探测真实泄漏以及减小误报）以及鲁棒性。

另一方面，除了以上提到的管道泄漏探测外，一般监测管道泄漏的同时也需要监测第三方入侵。现有技术中，目前工业界基本上是通过使用上述分布式声学传感器（DAS）来实现第三方入侵探测。理论上讲，要想同时满足探测管道泄漏和第三方入侵，只要同时使用基于Phase-OTDR的分布式声学传感器和温度传感器即可实现，然而，现有技术中，并不存在将基于Phase-OTDR的分布式温度和声学光纤传感器结合起来的技术方案，更不存在利用单一光源单一光纤进行第三方入侵监测的技术方案。究其原因主要在于，基于Phase-OTDR的分布式温度和声学光纤传感器两者信号的处理方式不同，基于Phase-OTDR的分布式温度传感器（DTS）需要对整个光源波长进行扫描，而基于Phase-OTDR的分布式声学传感器（DAS）则只需要在单一波长下工作。由于两者需要不同的信号光源，结合Phase-OTDR的分布式温度和声学光纤传感器到同一系统将遇到比较大的困难。作为其中之一的解决方法就是使用两个激光光源，但是，此解决方法等同于将两个独立的系统合并成一个系统，极大地增加了成本及系统复杂度。并且两个独立运行的系统分别需要接入不同的光缆进行探测。

因此，亟需一种利用单一光源单一光纤同时进行分布式声学和温度探测，从而能够实现管道泄漏监控和第三方入侵监测的光纤传感系统及其探测方法。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明目的在于提供一种结构简单的基于Phase-OTDR的光纤传感系统及其探测方法，能够使用单一光源和单一光纤同时进行分布式声学和温度探测，从而能够实现管道泄漏监控和第三方入侵监测。

具体的，本发明采用以下的技术方案：

1. 一种基于Phase-OTDR的光纤传感系统，其特征在于，包括基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器，以能同时进行分布式温度和声学测量。

2.如上述第1方面的光纤传感系统，其特征在于，包括单一光源和单一光纤，以实现同时对温度信号和声信号的测量。

3.如上述第2方面的光纤传感系统，其特征在于，基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器利用温度缓慢变化的特性进行信号处理，基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器利用声信号快速变化的特性进行信号处理。

4.如上述第2方面的光纤传感系统，其特征在于，包括脉冲光发生装置，所述光源为窄带光源，所述脉冲光发生装置将所述光源发出的光调制成窄带脉冲光输入至所述光纤中。

5.如上述第4方面的光纤传感系统，其特征在于，所述脉冲光发生装置对所述窄带脉冲光的波长进行缓慢，阶梯式且周期性地调制，在每一个长周期内，每隔一段时间阶梯式改变一次所述脉冲光的波长，每一个长周期的波长以相同的调制方式一个周期重复。

6.如上述第4方面的光纤传感系统，其特征在于，所述光源为半导体激光光源，所述脉冲光发生装置对窄带脉冲光的波长调制可以是对所述半导体激光光源进行的直接调制，或者在外部使用声光调制器进行的调制。

7.如上述第4方面的光纤传感系统，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器、和分布式光纤声学传感器接收从所述光纤中反射回来的瑞利散射信号，当管道泄漏时，在所述光纤受到温度变化以及漏孔噪声的干扰下所述接收到的瑞利散射信号发生变化，通过分析反射回来的瑞利散射信号进而分别测量温度信号以及声信号。

8.如上述第7方面的光纤传感系统，其特征在于，通过对上述脉冲光中的每一个单一波长的返回的瑞利散射光强直接进行频谱分析或者对返回的瑞利散射信号进行相位解调然后分析相位的频谱，从而获取声信号；通过分析一个长周期内包含不同波长的反射信号，从而获得温度信号。

9.一种分布式光纤传感系统的波长调制方法，其特征在于，在每一个Δt时间内，将所述分布式光纤传感系统的脉冲光波长维持为同一个波长λ _m （m取值为1,2,，，，,n的正整数），开始进行调制时，在Δt时间内，将输出的脉冲光波长维持在某一波长λ ₁，在一个长周期T内，脉冲光依次经历n（n为大于1的正整数）个不同波长λ ₁ ~λ _n ，其中，每个波长λ _m 持续时间均为Δt。

10.一种基于Phase-OTDR的分布式光纤传感方法，其特征在于，利用基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器同时得到温度信号和声信号，其中，对所述分布式光纤温度传感器和分布式光纤声学传感器的波长进行调制，在波长调制中，在每一个Δt时间内，将脉冲光波长维持为同一个波长λ _m （m取值为1,2,，，，,n的正整数），在一个长周期T内，脉冲光依次经历n（n为大于1的正整数）个不同波长λ ₁ ~λ _n ，其中，每个波长λ _m 持续时间均为Δt，声信号通过在每个波长λ _m 的短时间Δt内进行傅里叶变换获得，温度信号通过在每个长周期T内测量波长的位移而得到。

根据本发明，基于Phase-OTDR的分布式光纤传感系统和方法可同时测量管道泄漏产生的温度变化以及声信号，通过结合温度信号和声信号这两种信号，本申请的传感系统和方法具有更高的可靠性和灵敏度。另外除了测量管道泄漏外，系统也能同时监测第三方入侵所产生的声信号。

根据本发明，由于系统采用单一光源和单一光纤，其成本和产品复杂度将显著降低。另外，对于某些测试基地，若埋设光缆中只有单一光纤，本发明可很好地被使用，相比现有技术中的其他分布式光纤传感系统只能监测温度信号或者声音信号的其中一种，本发明能够有效实现探测而不会失效或者产生空警报。

附图说明

图1为示出本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统的结构示意图。

图2为本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法的波长调制后输出的脉冲光的示意图。

图3（a）为本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法中在某一波长处接收到的瑞利散射信号样图。

图3（b）为本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法中基于扫描波长的温度信号图。

具体实施方式

下面将参照附图结合具体实施例对本发明作出详细的说明，本领域技术人员应当懂得，本发明并不仅限于该具体实施方式之中。

图1为示出本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统的结构示意图。

如图1所示，本发明提供一种用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统，可同时用于基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感。

图1中，附图标记1为一种窄带激光光源，光源带宽< 5 kHz，在本发明具体实施方式中，所述窄带光源1选择高性能的外腔激光器（ECL）或者光纤激光器。所述窄带光源1的输出功率和中心波长漂移特性十分稳定。该窄带光源1后可选择接入隔离器（未图示）来进一步减少反射到光源中的杂光，以达到稳定的光源输出。附图标记2为脉冲光发生装置，用于产生脉冲光。该脉冲光发生装置2可以使用声光调制器或者半导体光放大器，其消光比至少为50dB。该脉冲光发生装置2产生脉冲的电信号由FPGA控制（未图示），并且对输出的脉冲光的脉冲宽度进行调节。在本发明的一具体实施方式中，所述脉冲光发生装置2输出的脉冲光的脉冲宽为100ns，对应于10m长脉冲和10m的空间分辨率。

窄带光源1中发射的激光的输出波长将被缓慢，阶梯式且周期性的调制。其调制方法可使用直接调制（如调制激光光源的输入电流）的方式或者通过采用外部的声光调制器进行调制。

附图标记3为光信号放大部，作为光信号放大部3，可以使用掺铒光纤放大器（EDFA），以此来增益输入光。在作为信号放大部3的EDFA后级可选择连接波长滤波器（未图示），以去除EDFA的自发辐射（ASE）噪声，作为该波长滤波器，如光纤光栅（FBG）等。附图标记4为光纤环形器（circulator），其2端口连接光纤（图1中标注为探测光纤），所述光纤中返回的背向瑞利散射信号将通过光纤环形器4的输出口进入到信号增益部5。信号增益部5使用EDFA来放大接收到的光信号，并且在EDFA后接入超窄光纤光栅来去除EDFA的ASE噪声。这里超窄光纤光栅一般需要带宽小于25 GHz，信号增益部5使用的EDFA与信号放大部3的EDFA的区别在于前者使用的是前置放大EDFA，而后者为功率放大EDFA。附图标记6表示为可选择加入的相位解调部，用虚线框表示。该相位解调部6用于解调出返回的背向瑞利散射信号的相位，该相位解调部6的相位解调方法通常可使用外差解调方式或者其他解调方式，如使用包含3x3耦合器以及法拉第旋转镜的相位解调装置。附图标记7为信号接收装置，该信号接收装置可以由光电探测器和接收电路组成（未图示）。附图标记8为处理器，该处理器8用来控制上述FPGA（未图示）并进行处理数据。

图2为本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法的波长调制后输出的脉冲光的示意图。

具体而言，如图2所示，脉冲光发生装置2输出的脉冲的波长被缓慢，阶梯式且周期性的调制，作为波长调制方法，可以以如下方式进行：在每一个Δt时间内，将所述分布式光纤传感系统的脉冲光波长维持为同一个波长λ _m （m取值为1,2,，，，,n的正整数，n为大于1的 正整数），开始进行调制时，在Δt时间内，将输出的脉冲光波长维持在某一波长λ ₁，其中脉冲光的重复频率f由光纤长度L所决定（f <= c/2nL，其中c为光在真空中的速度，注：仅此处的n为纤芯折射率），因此，在第一个Δt时间内将有fΔt个脉冲，每个脉冲都在波长λ ₁处。然后在第二个Δt时间内，输出的脉冲光波长被调制到下一个波长λ ₂处，将会有fΔt个在波长λ ₂处的脉冲。重复操作，直到波长被调制到第n个波长λ _n 从而结束第一个调制周期并进入下一个调制周期，在下一个调制周期开始的时候，再调回到波长λ ₁并重复上述调制进程。图2示出波长调制后输出的脉冲光的阶梯式波长变化，从图中可以看出，由此在一个大周期T内，脉冲光历经不同的波长λ ₁ ~λ _n ，每一个被调制的波长λ _m 持续时间均为Δt。波长的调制大周期T = nΔt。

图3（a）、图3（b）为本发明系统接收到的信号样图，按照所接收到的信号，能够同时测量声信号（振动）和温度信号。其中，图3（a）为本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法中在某一波长处接收到的瑞利散射信号样图。图3（b）为本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法中基于扫描波长的温度信号图。

如图3（a）所示，示出了在某一波长λ _m （m为正整数）的Δt时间内返回的瑞利散射信号的样式。横向表示调制脉冲光波长位于某一个波长λ _k 处的维持时间，纵向表示由于振动声信号而引起的变化的背向瑞利散射信号光强或者相位，通过对此原始光强信号或者解调后的相位信号进行傅里叶变换以及一些智能的数据处理方法（如机器学习）可从图中得到在Δt时间内的振动声信号。在本实施方式中，在任何一个波长λ _m 的Δt时间内均测量得到对应的振动声信号。这里需要指出的是，采用本发明这种方法测量的声信号的频率分辨率为1/Δt，为了达到较高的频率分辨率（< 10 Hz），每一波长的持续时间Δt最好取100 ms以上。

下面针对温度测量信号参照图3（b）做出说明。具体来说，图3（b）示出本发明一具体实施方式涉及的用于管道泄漏监测和第三方入侵监测的分布式光纤传感系统和方法中温度信号与所经历的扫描的波长的关系图。其中，横轴为在一个大周期T内历经扫描的波长λ ₁ ~λ _n ，共有n个波长点。纵轴为每个波长对应的返回的瑞利散射信号的光强，需要指出的是，此信号为每一个波长的Δt时间内的返回信号的平均化的信号。根据该瑞利散射信号光强的变化，进行温度的测量。具体来说，如图3（b）所示，在某一个温度T ₀ 下得到一组如图中的实线所示的瑞利散射信号图，而对于每一个λ ₁ ~λ _n （n为大于1的正整数）波长处的瑞利散射强度跟温度T ₀ 有关，即，假如在下一个时间处温度有ΔT的微小变化变成（T ₀ +ΔT），此温度变化ΔT会导致折射率的变化以及瑞利散射体间相位差的变化。由于相位差可表示为ϕ _ij = 4πνnz _ij /c，其中ϕ _ij 为第i，j散射体间的相位差，ν为光频率，n为折射率，z _ij 为第i，j散射体间的空间距离，c为光在真空中的速度，因此，由于温度变化ΔT而引起的相位差的变化可通过改变光频率ν来进行补偿，即通过改变光的频率Δν（或者波长改变Δλ）从而使相位差ϕ _ij 不变，这样使得返回的瑞利散射信号光强不变。图3（b）中的虚线图样代表下一个时间温度改变ΔT后在不同波长处返回的瑞利散射信号图样。由于光频率改变Δν后（或者波长改变Δλ）对相位差进行了补偿，所得到的虚线图将会跟实线图形状一样，两者之间仅仅只有Δν（或者Δλ）的位移。因此，温度差ΔT可通过测量波长的位移而能够得到。进一步，在微小温度变化的情况下，温度差ΔT近似正比于波长位移Δλ。由于温度的测量是基于phase-OTDR的原理，微小的温差将会很大地影响瑞利散射体之间的相位差从而需要很大的光波频移来补偿。通常每0.1 K的温度变化将会产生约为130 MHz的波长频率位移。由于系统可以控制精密的波长扫描，因此本发明的温度灵敏度会至少达到0.001 K，相对于其他传统的利用布里渊或者拉曼散射的分布式温度光纤传感器提高了至少100倍。图3（b）的温度图的取样周期为T，因此温度每隔时间T = nΔt（n为λ ₁ ~λ _n 的波长数，即n为大于1的正整数）可以获得。由于管道泄漏产生的温度通常是缓慢变化的，因此波长扫描时间周期T可以取到较大的值（以秒为单位）。这样，本发明在并没有增加光源的情况下，通过基于Phase-OTDR的原理，对声信号和温度信号采用不同的处理方法从而分别得到振动的声信号和缓慢变化的温度信号。

因此，由于本发明采用了基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器，采用了特殊的信号处理方法，所以，本发明适用于埋设管道的泄漏以及防入侵保护，并且具有现有技术中所不具有的特点，诸如：

1.温度的测量是基于Phase-OTDR的原理，因此温度灵敏度远高于（>100倍）其他基于布里渊或者拉曼散射的传统分布式光纤传感。基于布里渊散射的分布式光纤温度传感技术专利诸如可参考CN104729750A，CN102353474A, US20080018903A1, US20080130707A1,CN101787882A, US20100040108A1。基于拉曼散射的分布式光纤温度传感技术专利可参考CN101158591A，CN205859622U，CN106989281A，US5113277A，US5696863，US20070165691A1，US7350972B2。

2.基于Phase-OTDR的温度探测是使用测量波长位移的方法。此方法在准确性上优于专利US2017/0260846A1，WO2017/156328A1中仅仅通过测量瑞利散射信号的慢变化（原始信号通过低通滤波器）来间接测量温度的方法。

3.基于特殊的波长调制方法使得单一光源单一光纤的系统能同时测量温度和声信号，并且测量两种参数的原理均基于Phase-OTDR。虽然以前有专利（CN102226703A）提出过同一光纤系统同时测量温度和声音振动信号，但是所用方法仅仅是合并基于Phase-OTDR的分布式声学传感系统（DAS）和基于拉曼的分布式温度传感系统（DTS）。由于温度测量仍然基于传统的拉曼散射传感方法，因此系统在温度灵敏度，探测时间，探测距离等性能上远达不到基于Phase-OTDR测量温度的本发明。另外，本发明系统也较为简单，没有CN102226703A提到的波分复用模块。类似于专利CN102226703A中仅仅通过合并两种不同方法（基于Phase-OTDR的DAS和基于拉曼或者布里渊的DTS）而达到多参数测量目的的还有专利CN102589620A（Phase-OTDR DAS + 拉曼DTS），CN204678066U（Phase-OTDR DAS + 拉曼DTS），CN102425995A（Phase-OTDR DAS + 布里渊DTS），CN107917738A（Phase-OTDR DAS +布里渊DTS）， WO2018/017112A1（Phase-OTDR DAS + 布里渊或者拉曼DTS + 两个光源）。由于以上这些专利的温度测量方法均基于传统的布里渊或者拉曼散射，在探测性能上落后于本发明所使用的基于Phase-OTDR的温度探测器。

4.本发明不但温度测量方面具有极高的灵敏度，在声音振动上也具有极高的灵敏度，因此能进一步高灵敏度地应用于管道泄漏探测和管道入侵保护。

综上所述，本发明通过调制波长以及不同的信号处理方法来达到基于Phase-OTDR原理且使用单一光源和单一光纤同时进行分布式温度和声学信号测量。本发明通过具体实施方式对本发明作出了详细的描述，然而，本领域技术人员懂得，可以在本发明内容的基础上作出各种修饰和变更，只要不脱离本发明宗旨和精神，所作出的这些修饰和变更均应当落入本发明的保护范围之内，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种基于Phase-OTDR的分布式光纤传感系统，用于管道泄漏检测和管道入侵保护，可同时测量管道泄漏产生的温度变化以及声信号，并且能同时检测第三方入侵所产生的声信号，其特征在于，包括基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器，使用单一光源和单一光纤同时进行基于Phase-OTDR的分布式温度测量和基于Phase-OTDR的分布式声学测量，在每一个Δt时间内，将所述分布式光纤传感系统的脉冲光波长维持为同一个波长λm，m取值为1,2,…,n的正整数，开始进行调制时，在Δt时间内，将输出的脉冲光波长维持在某一波长λ1，在一个长周期T内，脉冲光依次经历n个不同波长λ1～λn，n为大于1的正整数，其中，每个波长λm持续时间均为Δt，其中，所述基于Phase-OTDR的分布式温度测量是使用波长位移的方法的温度测量，所述基于Phase-OTDR的分布式声学测量是使用单一波长λm的声学测量。

2.如上述权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器利用温度缓慢变化的特性进行信号处理，基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器利用声信号快速变化的特性进行信号处理。

3.如上述权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，包括脉冲光发生装置，所述光源为窄带光源，所述脉冲光发生装置将所述光源发出的光调制成窄带脉冲光输入至所述光纤中。

4.如上述权利要求3所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，对所述窄带脉冲光的波长进行缓慢，阶梯式且周期性地调制，在每一个长周期内，每隔一段时间阶梯式改变一次所述脉冲光的波长，每一个长周期的波长以相同的调制方式一个周期重复。

5.如上述权利要求3所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述光源为半导体激光光源或者光纤激光器，对窄带脉冲光的波长调制是对所述激光光源进行的直接调制，或者在外部使用声光调制器进行的调制。

6.如上述权利要求3所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述分布式光纤温度传感器、和分布式光纤声学传感器接收从所述光纤中反射回来的瑞利散射信号，当管道泄漏时，在所述光纤受到温度变化以及漏孔噪声的干扰下接收到的所述瑞利散射信号发生变化，通过分析反射回来的瑞利散射信号进而分别测量温度信号以及声信号。

7.如上述权利要求6所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，还包括频谱仪，通过对上述脉冲光中的每一个单一波长的返回的瑞利散射光强直接进行频谱分析或者对返回的瑞利散射信号进行相位解调然后分析相位的频谱，从而获取声信号；通过分析一个长周期内包含不同波长的反射信号，从而获得温度信号。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的分布式光纤传感系统的波长调制方法，其特征在于，利用基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器，对所述分布式光纤温度传感器和分布式光纤声学传感器的波长进行调制，在每一个Δt时间内，将所述分布式光纤传感系统的脉冲光波长维持为同一个波长λm，m取值为1,2,…,n的正整数，开始进行调制时，在Δt时间内，将输出的脉冲光波长维持在某一波长λ1，在一个长周期T内，脉冲光依次经历n个不同波长λ1～λn，n为大于1的正整数，其中，每个波长λm持续时间均为Δt。

9.一种利用如权利要求1～7任一项所述的分布式光纤传感系统的基于Phase-OTDR的分布式光纤传感方法，其特征在于，利用基于Phase-OTDR的分布式光纤温度传感器、和基于Phase-OTDR的分布式光纤声学传感器同时得到温度信号和声信号，其中，对所述分布式光纤温度传感器和分布式光纤声学传感器的波长进行调制，在波长调制中，在每一个Δt时间内，将脉冲光波长维持为同一个波长λm，m取值为1,2,…,n的正整数，在一个长周期T内，脉冲光依次经历n个不同波长λ1～λn，n为大于1的正整数，其中，每个波长λm持续时间均为Δt，声信号通过在每个波长λm的短时间Δt内进行傅里叶变换获得，温度信号通过在每个长周期T内测量波长的位移而得到。

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