CN110595604A - 高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，它包括第一窄带激光器、第二窄带激光器、密集波分复用器、脉冲光调制器、掺铒光纤放大器、光环形器、光纤光栅对阵列、三分三耦合器、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜、第一密集波分解复用器、第二密集波分解复用器、第三密集波分解复用器和多通道数据采集卡，本发明基于分布式光纤光栅振动传感系统，采用双波长干涉和3×3耦合器数字相位解调技术，利用双波长回归分析相位解缠原理，从原理上克服了传统相位解缠中的π相位限制原则，从而实现了在分布式光纤振动传感系统中低采样率下精确跟踪实际强振动信号引起的相位大范围瞬时变化。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，具体地指一种高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统及方法。
背景技术
光纤传感技术自问世以来，就凭借诸多优势而被广泛关注并深入研究。光纤自身的电绝缘、本征安全、抗电磁干扰的特性使得其较传统的电类传感器在高温、高湿、强电磁干扰的恶劣环境中具有更优异的传感性能和更广阔的应用前景。光纤同时具有传感和传输的双重作用，且质量轻、线径细，利用各种复用技术可以大规模组网可以形成分布式传感网络。
振动是自然界最普遍的现象之一，通过振动的检测可以实现结构健康监测、灾害和异常事件的预警等。振动检测是分布式光纤传感技术中的一个重要研究方向和应用领域，在分布式光纤振动传感技术中，分布式干涉型光纤光栅振动传感技术是其中的优秀代表之一。它利用低损耗分布式大容量全同弱光纤光栅阵列结合光学干涉，形成的干涉信号强度要比传统的后向瑞利散射高3～4个数量级，能够获得较高信噪比的振动解调信号，在基础设施和大型结构，如油气管道、油气储备基地、光缆、铁轨、边海防线以及重要设施周界安防等方面有着广阔的应用前景。
目前，分布式干涉型光纤光栅振动传感器仍采用单波长干涉相位解调技术，它根据相位的连续性，通过比较相邻两点之间相位差来进行相位解缠。这种技术的局限性在于相邻两点的光程差变化不能超过波长值的一半，因此对于一定的动态测量范围需要足够高的采样率，这对数据采集系统的要求颇高，特别是在串有成千上万个光纤光栅传感器的长距离分布式光纤振动传感系统中，极大地增加了对相位解调系统的负荷。虽然已知有多种相位解缠的方法被提出，比如合成波长法(Gass J,Dakoff A,Kim M K.Phase imagingwithout 2π ambiguity by multiwavelength digital holography[J].Optics Letters,2003,28(13):1141-3.)和双波长法(张冰,王葵如,颜玢玢,et al.基于双波长和3×3光纤耦合器的干涉测量相位解卷绕方法[J].光学学报,2018,38(4):224-231.)，前者利用两种不同波长的激光获得两组干涉信号，求出相较于原双波长值更大的合成波长的相位信息，由于噪声正比于波长，由合成波长得到的相位噪声比较大。后者加以改进，利用合成波长的缠绕相位对单一波长的缠绕相位进行相位补偿，得到了较大范围、无差错的相位变化信息，也使得信噪比水平达到单波长的水平，但是其中合成波长的相位解缠依然受到传统π相位原则的限制。同时，分布式光纤光栅传感网络需要用到高功率掺铒光纤放大器，其主要工作在1.55μm波段，因此两种方法中的双波长都不适合于分布式光纤光栅振动传感，且分布式干涉型光纤光栅振动解调系统在铁轨、周界安防、光纤水听器等存在大幅度分布式振动信号测量需求的应用领域中仍面临很多困难和挑战。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统及方法。本发明基于分布式光纤光栅振动传感系统，采用双波长干涉和3×3耦合器数字相位解调技术，利用双波长回归分析相位解缠原理，从原理上克服了传统相位解缠中的π相位限制原则，从而实现了在分布式光纤振动传感系统中低采样率下精确跟踪实际强振动信号引起的相位大范围瞬时变化，同时具有良好的和单波长干涉测量一致的信噪比水平。
为实现此目的，本发明所设计的一种高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：它包括第一窄带激光器、第二窄带激光器、密集波分复用器、脉冲光调制器、掺铒光纤放大器、光环形器、光纤光栅对阵列、三分三耦合器、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜、第一密集波分解复用器、第二密集波分解复用器、第三密集波分解复用器和多通道数据采集卡，其中，第一窄带激光器和第二窄带激光器用于分别向密集波分复用器输送波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号，密集波分复用器的双波长连续光输出端连接脉冲光调制器的信号输入端，脉冲光调制器的双波长窄光脉冲输出端连接掺铒光纤放大器的输入端，掺铒光纤放大器的输出端连接光环形器的第一端口，光环形器的第二端口接入光纤光栅对阵列、光环形器的第三端口连接三分三耦合器的左侧第一通信端、光环形器的第四端口连接第一密集波分解复用器的输入端，三分三耦合器的左侧第二通信端连接第二密集波分解复用器的输入端、三分三耦合器的左侧第三通信端连接第三密集波分解复用器的输入端、三分三耦合器的右侧第一通信端通过延时光纤连接第一法拉第旋转镜、三分三耦合器的右侧第二通信端悬空、三分三耦合器的右侧第三通信端连接第二法拉第旋转镜，第一密集波分解复用器、第二密集波分解复用器和第三密集波分解复用器的输出端分别通过多通道光电探测器连接多通道数据采集卡的输入端。
一种根据上述解调系统的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调方法，它包括如下步骤：
步骤1：第一窄带激光器和第二窄带激光器分别向密集波分复用器输送波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号，密集波分复用器将波长为λ1和λ2的两路激光信号进行波分复用，输出双波长光信号；
步骤2：脉冲光调制器利用双通道脉冲程序发生器通道一产生的电脉冲，将双波长连续光调制为双波长窄光脉冲，随后进入掺铒光纤放大器后，输出放大了峰值功率的窄脉冲光信号；
步骤3：放大了峰值功率的窄脉冲光信号从光环形器的第一端口接入，从光环形器的第二端口输出到光纤光栅对阵列(8)中，光纤光栅对阵列中的每个光纤光栅对形成一个反射面，用于反射双波长光脉冲，在光纤光栅对阵列中，前一个光纤光栅对反射的双波长窄光脉冲与后一个光纤光栅对反射的双波长窄光脉冲在时间上刚好重合，从而在由三分三耦合器、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜和延时光纤构成的非平衡迈克尔逊干涉仪中形成双波长干涉信号，并且两个波长的激光之间各自进行干涉、互不影响，三分三耦合器再将双波长干涉光进行分光处理，输出具有预设相位差的三路干涉光；
步骤4：所述第一密集波分解复用器用于对三分三耦合器输出的第一路干涉光进行波分解复用得到第一组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第二密集波分解复用器用于对三分三耦合器输出的第二路干涉光进行波分解复用得到第二组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第三密集波分解复用器用于对三分三耦合器输出的第三路干涉光进行波分解复用得到第三组波长为λ1和λ2的两路干涉光，三组波长为λ1和λ2的两路干涉光分别在多通道光电探测器中进行光电转换后输送到多通道数据采集卡中；
步骤5：所述多通道数据采集卡利用三分三耦合器数字解调算法和双波长回归分析算法对接收到的三组波长为λ1和λ2的两路干涉光强电信号进行相位解调和解缠，得到对应的分布式振动信息。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
1、本发明采用声光调制器作为脉冲光调制器，将双波长激光调制为具有低插损、高消光比、高稳定性的双波长窄光脉冲，为双波长分布式光纤振动解调系统提供了稳定可靠的双波长窄光脉冲激光光源；
2、本发明采用现代数字化相位解调技术，较传统的硬件解调技术而言，此方法具有结构更加简单，运算量更小，动态范围更大等优点。同时，考虑到3×3耦合器在双波长下的非完全对称性、光源输出功率不稳定、光电探测器工作效率不一致、光路中元件耦合损失等因素造成的3×3耦合器相位解调精度，本发明采用基于最小二乘的李萨如椭圆拟合方法实现3×3耦合器在双波长下的输出相位特性参数估计，3×3耦合器的耦合输出相位差精度控制在0.2°以内；
3、本发明利用了双波长回归分析相位解缠原理，较传统的单波长或者合成波长解调技术而言，此方法具有更大的测量范围，同时降低了对数据采集系统采样率的要求。
4、本发明利用弱光纤光栅对阵列进行双波长分布式光纤振动解调，可以实现长距离的高动态范围的振动探测，因此，可以将本发明所述振动解调系统更好地适用于铁轨、周界安防、光纤水听器等存在大幅度分布式振动信号测量需求的应用领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1—第一窄带激光器、2—第二窄带激光器、3—密集波分复用器、4—脉冲光调制器、5—双通道脉冲程序发生器、6—掺铒光纤放大器、7—光环形器、8—光纤光栅对阵列、9—光纤光栅对、10—布拉格波长为λ1的光纤光栅、11—布拉格波长为λ2的光纤光栅、12—传感光纤、13—三分三耦合器、14—延时光纤、15—第一法拉第旋转镜、16—第二法拉第旋转镜、17—第一密集波分解复用器、18—第二密集波分解复用器、19—第三密集波分解复用器、20—多通道光电探测器、21—多通道数据采集卡。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，它包括第一窄带激光器1、第二窄带激光器2、密集波分复用器3、脉冲光调制器4、掺铒光纤放大器6、光环形器7、光纤光栅对阵列8、三分三耦合器13(3×3耦合器，从左边任意端口进，右边三路都可以出)、第一法拉第旋转镜15、第二法拉第旋转镜16、第一密集波分解复用器17、第二密集波分解复用器18、第三密集波分解复用器19和多通道数据采集卡21，其中，第一窄带激光器1和第二窄带激光器2的激光信号输出端用于分别向密集波分复用器3的两个激光信号输入端输送波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号，密集波分复用器3的双波长连续光输出端连接脉冲光调制器4的信号输入端，脉冲光调制器4的双波长窄光脉冲输出端连接掺铒光纤放大器6的输入端，掺铒光纤放大器6的输出端连接光环形器7的第一端口，光环形器7的第二端口接入光纤光栅对阵列8、光环形器7的第三端口连接三分三耦合器13的左侧第一通信端、光环形器7的第四端口连接第一密集波分解复用器17的输入端，三分三耦合器13的左侧第二通信端连接第二密集波分解复用器18的输入端、三分三耦合器13的左侧第三通信端连接第三密集波分解复用器19的输入端、三分三耦合器13的右侧第一通信端通过延时光纤14连接第一法拉第旋转镜15、三分三耦合器13的右侧第二通信端打结悬空、三分三耦合器13的右侧第三通信端连接第二法拉第旋转镜16，第一密集波分解复用器17、第二密集波分解复用器18和第三密集波分解复用器19的输出端分别通过多通道光电探测器20连接多通道数据采集卡21的输入端。
上述技术方案中，波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号的传输和干涉都是独立的，因为它们对振动的敏感程度不同，因此利用这个可以准确解调振动信息。
所述λ1为1535nm，所述λ2为1565nm，均处于掺铒光纤放大器6的工作波段边缘，以此获得抗躁性能更好的双波长下的相位信息，提高系统信噪比，对应的所述密集波分复用器3和密集波分解复用器17-19的两个通道的中心波长均分别是1535nm和1565nm；
上述技术方案中，它还包括双通道脉冲程序发生器5，双通道脉冲程序发生器5第一输出通道连接脉冲光调制器4的控制信号输入端，双通道脉冲程序发生器5第二输出通道连接多通道数据采集卡21的同步采集控制端，通过同步触发采集，来降低对脉冲程序发生器5的频率稳定性要求。
上述技术方案中，所述脉冲光调制器4用于将双波长连续光调制为双波长窄光脉冲，双波长窄光脉冲进入掺铒光纤放大器6后，输出放大了峰值功率的窄脉冲光信号，形成了分布式光栅阵列系统需要的稳定的放大窄脉冲光源，放大了峰值功率的窄脉冲光信号通过光环形器7，进入到光纤光栅对阵列8中。
上述技术方案中，所述的光纤光栅对阵列8由多个光纤光栅对9和传感光纤12组成，提出的光纤光栅对是为了满足双波长光源以及光纤光栅分布式传感的需要，其中相邻两个光纤光栅对9之间通过传感光纤12连接，相邻两个光纤光栅对9之间的间距相等，所述光纤光栅对9由布拉格波长为λ1的光纤光栅10和布拉格波长为λ2的光纤光栅11相连组成。
上述技术方案中，掺铒光纤放大器6用于将窄脉冲激光的脉冲峰值功率进行放大，以此提高光栅阵列反射信号的信噪比。
上述技术方案中，所述第一密集波分解复用器17用于对三分三耦合器13输出的第一路干涉光进行波分解复用得到第一组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第二密集波分解复用器18用于对三分三耦合器13输出的第二路干涉光进行波分解复用得到第二组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第三密集波分解复用器19用于对三分三耦合器13输出的第三路干涉光进行波分解复用得到第三组波长为λ1和λ2的两路干涉光，每组波长为λ1和λ2的两路干涉光分别在多通道光电探测器20中进行光电转换后输送到多通道数据采集卡21中，通过波分解复用和多通道采集实现双波长独立干涉后相位信息的准确提取。
上述技术方案中，所述光纤光栅对阵列8的反射率范围为-40～-45dB，在该范围内的反射率具有良好的时分复用特性，可以达到较高的分布式光纤光栅复用容量，同时具有较低的光谱阴影和多重反射效应，满足振动需求的信噪比要求；
所述放大了峰值功率的窄脉冲光信号的脉冲宽度为10-45ns，峰值功率强度30dBm以上。考虑到光纤光栅对间隔5m，所以为了避免光脉冲同时覆盖两个光栅，而且减小瑞利散射带来的相位噪声，所以脉冲宽度和峰值功率强度需要经过计算确定。
上述技术方案中，所述三分三耦合器13、第一法拉第旋转镜15、第二法拉第旋转镜16和使干涉仪臂长差5m的延时光纤14构成非平衡迈克尔逊干涉仪，既满足了脉冲同步的问题，也同时消除了干涉中最难的偏振衰落问题。
上述技术方案中，所述多通道数据采集卡21利用三分三耦合器数字解调算法和双波长回归分析算法对接收到的三组波长为λ1和λ2的两组干涉光强电信号进行相位解调和解缠，可以得到对应的分布式振动信息，实现了高动态范围下的分布式振动传感要求。
上述技术方案中，所述相邻两个光纤光栅对9之间的间距均为5m，为避免引入串扰，布拉格波长为λ1的光纤光栅10和布拉格波长为λ2的光纤光栅11之间的间距为2mm，布拉格波长为λ1(1535nm)的光纤光栅10和布拉格波长为λ2(1565nm)的光纤光栅11的栅区长度为2mm，故总的弱光纤光栅对空间长度为6mm，这个距离一方面考虑到光栅刻写带来的串扰问题，另一方面考虑到实际的光纤光栅对作为点式反射镜的要求。
高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统工作时，被调制和放大的波长分别为1535nm和1565nm的窄线宽高功率脉冲通过四端口光环行器进入到光纤光栅对阵列中，通过光纤光栅对阵列反射的双波长脉冲光信号在3×3耦合器中发生干涉，并输出两个波长下的具有预设相位差的三路干涉光，在密集波分解复用器完成双波长激光的分离，并经过多通道光电探测器，得到六路干涉输出光强电信号I1，I2，I3，I4，I5，I6；
不同波长下，三分三耦合器的输出相位特性有明显差异，因此首先需要对三分三耦合器的输出相位特性进行参数估计，来实现对六路干涉信号的相位解调，得到分布式光纤振动解调系统同一振动信号在两个不同波长下引起的相位变化θ1w(n)和θ2w(n)，即本发明所述的相位解缠的初始相位；
对上述初始相位进行回归分析，对发生缠绕的相位进行补偿，得到所述分布式光纤振动系统所测量的真实的相位值。
利用双波长回归分析方法对接收到的所有干涉光强电信号进行相位解调得到对应的振动信息的具体过程如下：
首先，同一振动信号在波长分别为λ1和λ2的激光下的数字相位变化分别为：
其中，d(n)为信号臂和参考臂之间的光程差，θ1w(n)和θ2w(n)为同一振动信号在两个不同波长下引起的相位变化，θ1(n)和θ2(n)为同一振动信号在波长分别为λ1和λ2的激光下的数字相位变化，k1(n)和k2(n)分别表示n时刻下λ1和λ2两个波长的相位缠绕整数。
将公式(1)(2)联立，可得：
从上式中，我们可以得到k1(n)和k2(n)之间的关系式：
因为上式中k1(n)和k2(n)在实际的相位解缠中均为整数类型，于是定义回归误差e[k2(n)]：
e[k2(n)]＝{k1(n)-round[k1(n)]}2， (5)
其中，round[k1(n)]表示k1(n)的四舍五入取整。
对回归误差e[k2(n)]，在每个时刻，都可以获得最优的最小二乘解，即真实的相位解。同时，为了提高系统的解调速度，可以在k1(n-1)附近对k1(n)进行算法寻优，k1(n)和k1(n-1)分别表示第n时刻和第n-1时刻的k1值(相位缠绕系数)，这在一些静态解调或者微振动状态时解调效果更佳。
一种根据上述解调系统的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：第一窄带激光器1和第二窄带激光器2分别向密集波分复用器3输送波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号，密集波分复用器3将波长为λ1和λ2的两路激光信号进行波分复用，输出双波长光信号；
步骤2：脉冲光调制器4利用双通道脉冲程序发生器5第一输出通道产生的电脉冲，将双波长连续光调制为双波长窄光脉冲，随后进入掺铒光纤放大器6后，输出放大了峰值功率的窄脉冲光信号；
步骤3：放大了峰值功率的窄脉冲光信号从光环形器7的第一端口接入，从光环形器7的第二端口输出到光纤光栅对阵列8中，光纤光栅对阵列8中的每个光纤光栅对9形成一个反射面，用于反射双波长光脉冲，在光纤光栅对阵列8中，前一个光纤光栅对9反射的双波长窄光脉冲与后一个光纤光栅对9反射的双波长窄光脉冲在时间上刚好重合，从而在由三分三耦合器13、第一法拉第旋转镜15、第二法拉第旋转镜16和延时光纤14构成的非平衡迈克尔逊干涉仪中形成双波长干涉信号，并且两个波长的激光之间各自进行干涉、互不影响，三分三耦合器13再将双波长干涉光进行分光处理，输出具有预设相位差的三路干涉光；
步骤4：所述第一密集波分解复用器17用于对三分三耦合器13输出的第一路干涉光进行波分解复用得到第一组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第二密集波分解复用器18用于对三分三耦合器13输出的第二路干涉光进行波分解复用得到第二组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第三密集波分解复用器19用于对三分三耦合器13输出的第三路干涉光进行波分解复用得到第三组波长为λ1和λ2的两路干涉光，三组波长为λ1和λ2的两路干涉光分别在多通道光电探测器20中进行光电转换后输送到多通道数据采集卡21中；
步骤5：所述多通道数据采集卡21利用三分三耦合器数字解调算法和双波长回归分析算法对接收到的三组波长为λ1和λ2的两路干涉光强电信号进行相位解调和解缠，得到对应的分布式振动信息，具体方法见专利号为201910091369.0的中国专利《基于双波长回归分析的光纤振动传感器相位解调装置与方法》。
本发明解决现有的分布式光纤振动解系统中相位解调技术动态测量范围受限以及对数据采集系统采样率要求过高的问题，提供一种更加灵活的不受传统的π相位原则限制的解调系统与方法，实现低采样率下的大量程分布式光纤振动传感信号解调，使之能够适用于铁轨振动监测、光纤水听器、周界安防等存在分布式大幅度振动信号测量需求的应用领域。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：它包括第一窄带激光器(1)、第二窄带激光器(2)、密集波分复用器(3)、脉冲光调制器(4)、掺铒光纤放大器(6)、光环形器(7)、光纤光栅对阵列(8)、三分三耦合器(13)、第一法拉第旋转镜(15)、第二法拉第旋转镜(16)、第一密集波分解复用器(17)、第二密集波分解复用器(18)、第三密集波分解复用器(19)和多通道数据采集卡(21)，其中，第一窄带激光器(1)和第二窄带激光器(2)用于分别向密集波分复用器(3)输送波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号，密集波分复用器(3)的双波长连续光输出端连接脉冲光调制器(4)的信号输入端，脉冲光调制器(4)的双波长窄光脉冲输出端连接掺铒光纤放大器(6)的输入端，掺铒光纤放大器(6)的输出端连接光环形器(7)的第一端口，光环形器(7)的第二端口接入光纤光栅对阵列(8)、光环形器(7)的第三端口连接三分三耦合器(13)的左侧第一通信端、光环形器(7)的第四端口连接第一密集波分解复用器(17)的输入端，三分三耦合器(13)的左侧第二通信端连接第二密集波分解复用器(18)的输入端、三分三耦合器(13)的左侧第三通信端连接第三密集波分解复用器(19)的输入端、三分三耦合器(13)的右侧第一通信端通过延时光纤(14)连接第一法拉第旋转镜(15)、三分三耦合器(13)的右侧第二通信端悬空、三分三耦合器(13)的右侧第三通信端连接第二法拉第旋转镜(16)，第一密集波分解复用器(17)、第二密集波分解复用器(18)和第三密集波分解复用器(19)的输出端分别通过多通道光电探测器(20)连接多通道数据采集卡(21)的输入端。
2.根据权利要求1所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：它还包括双通道脉冲程序发生器(5)，双通道脉冲程序发生器(5)第一输出通道连接脉冲光调制器(4)的控制信号输入端，双通道脉冲程序发生器(5)第二输出通道连接多通道数据采集卡(21)的同步采集控制端。
3.根据权利要求1所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述脉冲光调制器(4)用于将双波长连续光调制为双波长窄光脉冲，双波长窄光脉冲进入掺铒光纤放大器(6)后，输出放大了峰值功率的窄脉冲光信号，放大了峰值功率的窄脉冲光信号通过光环形器(7)，进入到光纤光栅对阵列(8)中。
4.根据权利要求1所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述的光纤光栅对阵列(8)由多个光纤光栅对(9)和传感光纤(12)组成，其中相邻两个光纤光栅对(9)之间通过传感光纤(12)连接，相邻两个光纤光栅对(9)之间的间距相等，所述光纤光栅对(9)由布拉格波长为λ1的光纤光栅(10)和布拉格波长为λ2的光纤光栅(11)相连组成。
5.根据权利要求1所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述第一密集波分解复用器(17)用于对三分三耦合器(13)输出的第一路干涉光进行波分解复用得到第一组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第二密集波分解复用器(18)用于对三分三耦合器(13)输出的第二路干涉光进行波分解复用得到第二组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第三密集波分解复用器(19)用于对三分三耦合器(13)输出的第三路干涉光进行波分解复用得到第三组波长为λ1和λ2的两路干涉光，每组波长为λ1和λ2的两路干涉光分别在多通道光电探测器(20)中进行光电转换后输送到多通道数据采集卡(21)中。
6.根据权利要求3所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述光纤光栅对阵列(8)的反射率范围为-40～-45dB；
所述放大了峰值功率的窄脉冲光信号的脉冲宽度为10-45ns，峰值功率强度30dBm以上。
7.根据权利要求1所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述三分三耦合器(13)、第一法拉第旋转镜(15)、第二法拉第旋转镜(16)和使干涉仪臂长差5m的延时光纤(14)构成非平衡迈克尔逊干涉仪。
8.根据权利要求1所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述多通道数据采集卡(21)利用三分三耦合器数字解调算法和双波长回归分析算法对接收到的三组波长为λ1和λ2的两路干涉光强电信号进行相位解调和解缠，得到对应的分布式振动信息。
9.根据权利要求4所述的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调系统，其特征在于：所述相邻两个光纤光栅对(9)之间的间距均为5m，布拉格波长为λ1的光纤光栅(10)和布拉格波长为λ2的光纤光栅(11)之间的间距为2mm。
10.一种根据权利要求1所述解调系统的高动态范围的双波长分布式光纤振动解调方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：第一窄带激光器(1)和第二窄带激光器(2)分别向密集波分复用器(3)输送波长为λ1和λ2的两路窄线宽激光信号，密集波分复用器(3)将波长为λ1和λ2的两路激光信号进行波分复用，输出双波长光信号；
步骤2：脉冲光调制器(4)利用双通道脉冲程序发生器(5)第一输出通道产生的电脉冲，将双波长连续光调制为双波长窄光脉冲，随后进入掺铒光纤放大器(6)后，输出放大了峰值功率的窄脉冲光信号；
步骤3：放大了峰值功率的窄脉冲光信号从光环形器(7)的第一端口接入，从光环形器(7)的第二端口输出到光纤光栅对阵列(8)中，光纤光栅对阵列(8)中的每个光纤光栅对(9)形成一个反射面，用于反射双波长光脉冲，在光纤光栅对阵列(8)中，前一个光纤光栅对(9)反射的双波长窄光脉冲与后一个光纤光栅对(9)反射的双波长窄光脉冲在时间上刚好重合，从而在由三分三耦合器(13)、第一法拉第旋转镜(15)、第二法拉第旋转镜(16)和延时光纤(14)构成的非平衡迈克尔逊干涉仪中形成双波长干涉信号，并且两个波长的激光之间各自进行干涉、互不影响，三分三耦合器(13)再将双波长干涉光进行分光处理，输出具有预设相位差的三路干涉光；
步骤4：所述第一密集波分解复用器(17)用于对三分三耦合器(13)输出的第一路干涉光进行波分解复用得到第一组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第二密集波分解复用器(18)用于对三分三耦合器(13)输出的第二路干涉光进行波分解复用得到第二组波长为λ1和λ2的两路干涉光，第三密集波分解复用器(19)用于对三分三耦合器(13)输出的第三路干涉光进行波分解复用得到第三组波长为λ1和λ2的两路干涉光，三组波长为λ1和λ2的两路干涉光分别在多通道光电探测器(20)中进行光电转换后输送到多通道数据采集卡(21)中；
步骤5：所述多通道数据采集卡(21)利用三分三耦合器数字解调算法和双波长回归分析算法对接收到的三组波长为λ1和λ2的两路干涉光强电信号进行相位解调和解缠，得到对应的分布式振动信息。
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