CN111307190B - 一种基于布里渊散射的光纤传感装置 - Google Patents

一种基于布里渊散射的光纤传感装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于布里渊散射的光纤传感装置，属于光纤传感技术领域，包括机箱、数据处理系统以及激光器、Y型耦合器、偏振控制器、第一电光调制器、第一掺铒光纤放大器、光滤波器、光环形器、单模光纤、第二电光调制器、第二掺铒光纤放大器、X型耦合器、平衡探测器、脉冲发生器、宽带频率源、第一电域放大器、第二电域放大器、第三电域放大器、多通道线性电源板和数据采集装置。本发明提高了装置的空间分辨率、测量速度与精度，增加了装置的传感距离；在装置中将电域系统和光域系统分成两层，减少两者之间的干扰，通过多通道线性电源板以及各器件在机箱内的布局进一步减小装置的体积，提高装置的稳定性和集成度。

Description

一种基于布里渊散射的光纤传感装置
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，更具体地，涉及一种基于布里渊散射的光纤传感装置。
背景技术
近年来，以光波作为载体、光纤作为媒介、散射作为机制的长距离分布式光纤传感技术引起了国内外学者的广泛关注。这些机制主要包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。分布式光纤传感技术可实现传感线路上的成千上万个温度、应变点的测量，尤其是基于布里渊散射的光纤传感技术对温度点的测量达到了上百万个。分布式光纤传感技术能对桥梁、高层建筑等大型建筑的安全进行监视，能对高压架空线路、电力电缆等电力设施的状态进行监视，具有广阔的应用前景。
长距离分布式布里渊散射光纤传感技术中，布里渊时域分析技术（BOTDA），布里渊光频域分析技术（BOTFA）、布里渊光相关域分析技术（BOCDA）都是利用泵浦脉冲光和探测连续光相向传输产生受激布里渊散射（SBS），从而实现参数传感。由于要在传感光纤两端注入光波，这就不可避免的限制了布里渊分析技术的工程应用领域。布里渊反射技术有效地解决了需要在两端同时注入光波的问题，现有的技术有布里渊光时域反射技术（BOTDR）、布里渊光频域反射技术（BOTFR）、布里渊光相关域反射技术（BOCDR）。BOTFR与BOCDR技术虽然解决了单端注入问题，但传感的距离较短，一般只有几公里。相比之下，BOTDR技术既可以单端注入，又可以实现长距离分布式传感，一般能达到十几公里，甚至上百公里。
长距离BOTDR光纤传感系统性能指标主要包括信噪比（SNR）、空间分辨率（SR）、传感距离、测量速度与精度等。为了进一步提升这些性能指标，近十年以来，国内外学者对BOTDR进行了广泛研究。长距离BOTDR光纤传感系统大多数还停留在理论实验阶段，目前市场上还没有很好的30km长距离分布式光纤传感装置，另外还存在空间分辨率（SR）不高、测量速度与精度低等问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种布里渊散射的长距离分布式光纤传感装置，其目的在通过在第一路光和第二路光引入掺铒光纤放大器、电域三级放大，光学滤波器的协同作用，由此解决无法长距离光纤传感测量、测量速度与精度低的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于布里渊散射的光纤传感装置，包括激光器、Y型耦合器、探测光调制放大模块、光环行器、单模光纤、可变频移光调制放大模块、探测模块、电信号三级放大模块和数据处理系统；
所述Y型耦合器的输入端连接所述激光器，所述Y型耦合器用于将所述激光器输出的激光分成探测光和参考光；所述探测光调制放大模块的输入端连接至所述Y型耦合器的第一输出端，所述探测光调制放大模块的输出端连接于所述光环行器，所述探测光调制放大模块用于对所述探测光进行调制，并利用掺铒光纤放大器对调制后的信号进行放大后滤波，形成探测脉冲光；所述单模光纤连接于所述光环行器的第一输出端，所述单模光纤作为传感光纤，用于使得所述探测脉冲光在其中后向散射形成携带有传感信号的斯托克斯光；
所述可变频移光调制放大模块的输入端连接于所述Y型耦合器的第二输出端，所述可变频移光调制放大模块用于将所述参考光进行调制，并利用掺铒光纤放大器对调制后的信号进行放大，形成具有可变频移的连续光；
所述探测模块的第一输入端连接所述光环行器的第二输出端，所述探测模块的第二输入端连接于所述可变频移光调制放大模块的输出端，所述探测模块用于使得所述斯托克斯光与所述连续光相互作用，形成拍频信号，并通过光电转换将所述拍频信号转换为探测信号；
所述探测模块的输出端连接于所述电信号三级放大模块的输入端，所述电信号三级放大模块用于对所述探测信号进行三级电域放大；
所述数据处理系统的输入端连接于所述电信号三级放大模块的输出端，所述数据处理系统用于采集放大后的探测信号，并从中解析出传感信号。
优选地，所述探测光调制放大模块包括偏振控制器、第一电光调制器、第一掺铒光纤放大器、光滤波器和脉冲发生器，所述偏振控制器的输入端连接至所述Y型耦合器的第一输出端，所述第一电光调制器的光输入端连接于所述偏振控制器的输出端，所述第一电光调制器的电输入端连接所述脉冲发生器的输出端，所述第一掺铒光纤放大器的输入端连接所述第一电光调制器的输出端，所述光滤波器的输入端连接所述第一掺铒光纤放大器的输出端，所述光滤波器的输出端连接于所述光环行器的输入端。
优选地，所述探测模块包括X型耦合器和平衡探测器，所述X型耦合器的第一输入端连接于所述光环行器的第二输出端，所述X型耦合器的第二输入端连接于所述可变频移光调制放大模块的输出端，所述X型耦合器的输出端连接于所述平衡探测器的输入端。
优选地，可变频移光调制放大模块包括第二电光调制器、第二掺铒光纤放大器和宽带频率源，所述第二电光调制器的光输入端连接于所述Y型耦合器的第二输出端，所述第二电光调制器的电输入端连接于所述宽带频率源，所述第二掺铒光纤放大器的输入端连接所述第二电光调制器的输出端，所述第二掺铒光纤放大器的输出端连接所述X型耦合器的第二输入端。
优选地，所述数据处理系统包括数据采集装置和数据处理装置，所述数据采集装置的输入端连接于所述电信号三级放大模块的输出端，所述数据采集装置将采集的探测信号传输至所述数据处理装置。
优选地，所述电信号三级放大模块包括第一电域放大器、第二电域放大器和第三电域放大器；
所述第一电域放大器的输入端连接于所述探测模块的输出端，所述第一电域放大器的输出端连接于所述第二电域放大器的输入端，所述第二电域放大器的输出端连接于所述第三电域放大器的输入端，所述第三电域放大器的输出端连接于所述处理系统。
优选地，在所述第一电域放大器和所述第二电域放大器之间还设置有电滤波器，在所述第二电域放大器和所述第三电域放大器之间还设置有检波器；配合宽带频率源将布里渊散射谱的不同频率成分依次滤出，以便提取散射谱的频域信息，所述检波器使数据采集装置获得信噪比高的包络信息，通过保留放大信号中的低频成分，最终还原出信号的包络。
优选地，还包括衰减器，所述衰减器的输入端连接于所述脉冲发生器，所述衰减器的输出端连接于所述数据采集装置。
优选地，还包括多通道线性电源板，所述多通道线性电源板用于集成元器件的电源。所述多通道线性电源板设有14个端口，11、12端口为可调电压输出端，分别给所述第一电光调制器和所述第二电光调制器供电，所述多通道线性电源板的13、14、15、16、17、18、19、20、21、24端口分别给所述第一掺铒光纤放大器、所述第二掺铒光纤放大器、所述平衡探测器、所述脉冲发生器、所述激光器、所述第一电域放大器、所述第二电域放大器、所述第三电域放大器、数据采集装置和宽带频率源供电，所述多通道线性电源板的22与23端口为预留端口。
优选地，还包括机箱，所述机箱设有第一层、第二层和盖板，所述第一层设置于所述第二层的上部，所述盖板设置于所述第一层的上部；所述基于布里渊散射的光纤传感装置中的光域器件和电域器件分别放置于所述机箱的第一层和第二层。
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，能够取得以下有益效果：
（1）本发明通过在第一路光和第二路光引入掺铒光纤放大器、电域三级放大，光学滤波器的协同作用，提高了装置的测量速度与精度，增加了装置的传感距离；
（2）本发明将电域系统和光域系统分成两层，减少两者之间的干扰，提高了测量精度；
（3）本发明通过多通道线性电源板以及各器件在机箱内的布局进一步减小装置的体积，提高装置的稳定性和集成度。
附图说明
图1是本发明的实施例的结构示意图；
图2是本发明的实施例的结构示意图
图3是本发明的实施例的结构示意图；
图4是本发明的实施例的上位机MATLAB软件界面图；
图5是本发明的实施例的BFS扫频图；
图6是本发明的实施例的温度测试结果图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：激光器101；Y型耦合器102；偏振控制器103；第一电光调制器104；第一掺铒光纤放大器105；光滤波器106；光环行器107；单模光纤108；第二电光调制器109；第二掺铒光纤放大器110；X型耦合器111；平衡探测器112；脉冲发生器201；衰减器202；宽带频率源203；第一电域放大器204；电滤波器205；第二电域放大器206；检波器207；第三电域放大器208；多通道线性电源板209；数据采集装置301；数据处理系统302；机箱401；机箱底板402；机箱中间夹层底板403；RJ45网线404；USB转串口数据线405；USB数据线406；多通道线性电源板端口输出控制区501；泵浦电流控制区502。
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。
一种基于布里渊散射的光纤传感装置，包括激光器101、Y型耦合器102、探测光调制放大模块、光环行器107、单模光纤108、可变频移光调制放大模块、探测模块、电信号三级放大模块和数据处理系统；所述Y型耦合器102的输入端连接所述激光器101，所述Y型耦合器102用于将所述激光器101输出的激光分成探测光和参考光；所述探测光调制放大模块的输入端连接至所述Y型耦合器102的第一输出端，所述探测光调制放大模块的输出端连接于所述光环行器107，所述探测光调制放大模块用于对所述探测光进行调制，并利用掺铒光纤放大器对调制后的信号进行放大后滤波，形成探测脉冲光；所述单模光纤108连接于所述光环行器107的第一输出端，所述单模光纤作为传感光纤，用于使得所述探测脉冲光在其中后向散射形成携带有传感信号的斯托克斯光； 所述可变频移光调制放大模块的输入端连接于所述Y型耦合器102的第二输出端，所述可变频移光调制放大模块用于将所述参考光进行调制，并利用掺铒光纤放大器对调制后的信号进行放大，形成具有可变频移的连续光； 所述探测模块的第一输入端连接所述光环行器107的第二输出端，所述探测模块的第二输入端连接于所述可变频移光调制放大模块的输出端，所述探测模块用于使得所述斯托克斯光与所述连续光相互作用，形成拍频信号，并通过光电转换将所述拍频信号转换为探测信号；所述探测模块的输出端连接于所述电信号三级放大模块的输入端，所述电信号三级放大模块用于对所述探测信号进行三级电域放大；所述数据处理系统的输入端连接于所述电信号三级放大模块的输出端，所述数据处理系统用于采集放大后的探测信号，并从中解析出传感信号。
更进一步的说明，所述探测光调制放大模块包括偏振控制器103、第一电光调制器104、第一掺铒光纤放大器105、光滤波器106和脉冲发生器201，所述偏振控制器103的输入端连接至所述Y型耦合器102的第一输出端，所述第一电光调制器104的光输入端连接于所述偏振控制器103的输出端，所述第一电光调制器104的电输入端连接所述脉冲发生器201的输出端，所述第一掺铒光纤放大器105的输入端连接所述第一电光调制器104的输出端，所述光滤波器106的输入端连接所述第一掺铒光纤放大器105的输出端，所述光滤波器106的输出端连接于所述光环行器107的输入端。
更进一步的说明，所述探测模块包括X型耦合器111和平衡探测器112，所述X型耦合器111的第一输入端连接于所述光环行器107的第二输出端，所述X型耦合器111的第二输入端连接于所述可变频移光调制放大模块的输出端，所述X型耦合器111的输出端连接于所述平衡探测器112的输入端。
更进一步的说明，可变频移光调制放大模块包括第二电光调制器109、第二掺铒光纤放大器110和宽带频率源203，所述第二电光调制器109的光输入端连接于所述Y型耦合器102的第二输出端，所述第二电光调制器109的电输入端连接于所述宽带频率源203，所述第二掺铒光纤放大器110的输入端连接所述第二电光调制器109的输出端，所述第二掺铒光纤放大器110的输出端连接所述X型耦合器111的第二输入端。
更进一步的说明，所述数据处理系统包括数据采集装置301和数据处理装置302，所述数据采集装置301的输入端连接于所述电信号三级放大模块的输出端，所述数据采集装置301将采集的探测信号传输至所述数据处理装置302。本发明的实施例中，所述数据处理装置302为安装有MATLAB等应用软件软件的计算机，用以将所述数据采集装置301采集的电信号通过应用软件进行数据的处理及呈现。
更进一步的说明，所述电信号三级放大模块包括第一电域放大器204、第二电域放大器206和第三电域放大器208；所述第一电域放大器204的输入端连接于所述探测模块的输出端，所述第一电域放大器204的输出端连接于所述第二电域放大器206的输入端，所述第二电域放大器206的输出端连接于所述第三电域放大器208的输入端，所述第三电域放大器208的输出端连接于所述处理系统。
更进一步的说明，在所述第一电域放大器204和所述第二电域放大器206之间还设置有电滤波器205，在所述第二电域放大器206和所述第三电域放大器208之间还设置有检波器207。如图1和图2所示，所述第一电域放大器204和所述第二电域放大器206之间加入所述电滤波器205的作用在于配合宽带频率源将布里渊散射谱的不同频率成分依次滤出，以便提取散射谱的频域信息。在所述第二电域放大器206和所述第三电域放大器208之间加入所述检波器207的作用为了使所述数据采集装置获得信噪比高的包络信息，所述检波器207的实质为一个低通滤波器，通过保留放大信号中的低频成分，最终还原出信号的包络，所述检波器207的工作频率范围为10MHz~4GHz，允许的最大输出功率为100mW，加入所述检波器207提高了装置的测量精度。
如图1-3所示，本发明实施例中传感装置包括机箱、设置于所述机箱外部的数据处理系统以及设置于所述机箱内部的激光器101、Y型耦合器102、偏振控制器103、第一电光调制器104、第一掺铒光纤放大器105、光滤波器106、光环行器107、单模光纤108、第二电光调制器109、第二掺铒光纤放大器110、X型耦合器111、平衡探测器112、脉冲发生器201、宽带频率源203、第一电域放大器204、第二电域放大器206、第三电域放大器208、多通道线性电源板209和数据采集装置301；上述器件的连接方式为，所述Y型耦合器102的输入端连接所述激光器101，所述偏振控制器103的输入端连接至所述Y型耦合器102的第一输出端，所述第一电光调制器104的光输入端连接于所述偏振控制器103的输出端，所述第一电光调制器104的电输入端连接所述脉冲发生器201，所述第一掺铒光纤放大器105的输入端连接所述第一电光调制器104，所述光滤波器106的输入端连接所述第一掺铒光纤放大器105，所述光环行器107的输入端连接所述光滤波器106，所述单模光纤108连接于所述光环行器107的第一输出端，所述X型耦合器111连接所述光环行器107的第二输出端；所述第二电光调制器109的输入端分别连接于所述Y型耦合器102的第二输出端和所述宽带频率源203，所述第二掺铒光纤放大器110的输入端连接所述第二电光调制器109，所述第二掺铒光纤放大器110的输出端连接所述X型耦合器111；所述平衡探测器112的输入端连接于所述X型耦合器111，所述平衡探测器112的输出端依次连接所述第一电域放大器204、第二电域放大器206和第三电域放大器208；所述数据采集装置301的输入端连接于所述第三电域放大器208，所述数据采集装置301将采集的数据传输至所述数据处理系统302进行数据处理；所述多通道线性电源板209用于集成元器件的电源。
如图1-3所示，本发明实施例中，由所述激光器101发出的连续光进入所述Y型耦合器102的1端口将光分成上下两路，第一路光通过所述Y型耦合器102的2端口进入偏振控制器103后被第一电光调制器104根据脉冲发生器201的电脉冲调制成探测脉冲光，探测脉冲光进入所述第一掺铒光纤放大器105放大后进入所述光学滤波器106滤波，以消除一定的ASE噪声。滤波后的光脉冲进入三端口的所述光环行器107的4端口，接着通过所述光环行器107的5端口进入30km标准所述单模光纤108，探测脉冲光在所述单模光纤108中形成的后向斯托克斯光进入所述光环行器107的6端口，接着进入所述X型耦合器111的7端口，并从所述X型耦合器107的10端口进入所述平衡探测器112。第二路光从所述Y型耦合器102的3端口进入所述第二电光调制器109，在所述宽带频率源203的作用下调制成具有可变频移的连续光，经所述第二掺铒光纤放大器110放大，进入所述X型耦合器111的8端口并从9端口出来进入所述平衡探测器112。由于所述平衡探测器112出来的拍频信号太小，需要经过三级放大。首先进入所述第一电域放大器204，接着进入所述电滤波器205后经所述第二电域放大器206放大进入所述检波器207，之后进入所述第三电域放大器208三次放大，三次放大后的拍频信号经数据采集装置301采集进入所述数据处理系统302处理。
需要说明的是，如图3所示，本实施例中所述第一掺铒光纤放大器105、所述第二掺铒光纤放大器110和所述宽带频率源203通过USB转串口数据线405连接到所述数据处理系统302，所述多通道线性电源板209通过USB数据线406连接到所述数据处理系统302，所述数据集采集装置301通过RJ45网线404连接到所述数据处理系统302。所述第一掺铒光纤放大器105、所述第二掺铒光纤放大器110的泵浦电流通过上位机MATLAB软件GUI控制界面设置，设置界面如图4中虚线框502所示，通过调整两个EDFA合适的泵浦电流，使输入探测脉冲光的功率达到最大值，本装置泵浦电流值设定在46-70mA之间。所述多通道线性电源板209的14个端口的输出通过上位机MATLAB软件GUI界面控制，控制界面如图4中虚线框501所示，虚线框501中的1-14对应所述多通道线性电源板209的11-24号端口，通过虚线框501中的1-14旁边的窗口控制所述多通道线性电源板209的11-24号端口的开与关。所述多通道线性电源板209的11、12号端口的输出电压通过虚线框501中PS1、PS2窗口进行设置。
需要说明的是，本实施例中所述数据采集装置301的结构由5V，2A直流输入端、AD采样模块、FPGA芯片、2路模拟量输入（一路同步信号、一路数据采集通道）、一个RJ45以太网接口、一个JTAG接口以及一些外围器件构成。所述数据采集装置301的工作原理为：上升沿触发，采样周期为4ns，为了使每次测量与光脉冲信号同步，将脉冲发生器的第二路信号经衰减器输入到FPGA的同步信号端，控制AD模块的数据采集；AD模块将采集信号送入FPGA内完成数据的叠加和平均之后经RJ45网络接口送入上位机处理；通过上位机软件界面设置数据采集系统的每次采样时间、延时、采集数据的长度、数据平均次数、溢出时间。
需要说明的是，本实施例中所述数据处理系统302为计算机。
需要说明的是，所述第一电光调制器（104）和所述第二电光调制器（109）都为调制速率为40Gb/s的高消光比调制器。
需要说明的是，所述脉冲发生器（201）的脉冲频率和脉冲宽度分别为2KHz和50ns。
更进一步的说明，工作时，激光器101输出的光经所述Y型耦合器102分成第一路光和第二路光；所述第一路光依次通过偏振控制器103、第一电光调制器104、第一掺铒光纤放大器105和光滤波器106形成探测脉冲光，所述探测脉冲光经光环行器107进入单模光纤108，在单模光纤108中所述探测脉冲光后向散射形成斯托克斯光经所述光环行器107进入X型耦合器111；所述第二路光进入第二电光调制器109后在宽带频率源203的作用下调制成具有可变频移的连续光，经第二掺铒光纤放大器110进入X型耦合器111，与所述斯托克斯光相互作用形成拍频信号后进入平衡探测器112，所述拍频信号通过第一电域放大器204、第二电域放大器206和第三电域放大器208放大后经数据采集装置301采集进入数据处理系统进行处理。考虑到光学和电学器件的插入损耗，让数据采集装置301获得足够功率的电信号，需将光电探测器输出的电信号放大55~60dB，若一次放大，将会给系统引入大量的噪声，降低系统信噪比影响测量精度，因此采用三级放大电路级联来达到系统放大倍数。第一级放大主要的功能是抑制系统噪声，选用的是低噪声放大器，其增益为30dB，增益平坦度为±1dB，工作带宽为200MHz~800MHz。第二级放大器则对噪声系数的要求不高，增益为20dB，工作带宽为100MHz~1.5GHz。第三极放大后面接的是数据采集装置，为了使放大后的电信号与数据采集装置工作电压进行最佳匹配，对第三级放大倍数的要求不高但必须可调，需要说明的是，若再增加放大器级数，则会降低系统电域响应时间，降低空间分辨率，所以本发明所引入第一电域放大器204、第二电域放大器206和第三电域放大器208将电信号进行三级放大。需要说明的是，如图5和图6所示，按照上述工作原理得到的BFS扫频图以及温度测试结果图可以精确得到30km长距离传感的检测结果。
更进一步的说明，还包括衰减器202，所述衰减器202的输入端连接于所述脉冲发生器201，所述衰减器202的输出端连接于所述数据采集装置301。如图2和图3所示，为了实现脉冲和采集时间的同步，所述脉冲发生器201的脉冲信号还需要传送给所述数据采集装置301，并在两者之间接入所述衰减器202，以所述脉冲发生器201和所述数据采集装置301之间的功率匹配。
更进一步的说明，还包括多通道线性电源板209，所述多通道线性电源板209用于集成元器件的电源。所述多通道线性电源板209设有14个端口，11、12端口为可调电压输出端，分别给所述第一电光调制器104和所述第二电光调制器109供电，所述多通道线性电源板209的13、14、15、16、17、18、19、20、21、24端口分别给所述第一掺铒光纤放大器105、所述第二掺铒光纤放大器110、所述平衡探测器112、所述脉冲发生器201、所述激光器101、所述第一电域放大器204、所述第二电域放大器206、所述第三电域放大器208、数据采集装置301和宽带频率源203供电，所述多通道线性电源板209的22与23端口为预留端口。
更进一步的说明，还包括机箱，所述机箱设有第一层、第二层和盖板，所述第一层设置于所述第二层的上部，所述盖板设置于所述第一层的上部；所述基于布里渊散射的光纤传感装置中的光域器件和电域器件分别放置于所述机箱的第一层和第二层；在机箱上层安装的光域系统器件中，所有无源器件以及有源器件的光纤输入输出端都布局成“环形跑道”，以减小机箱大小，使系统机构紧凑。
更进一步的说明，所述机箱的第一层设有激光器101、Y型耦合器102、偏振控制器103、第一电光调制器104、第一掺铒光纤放大器105、光滤波器106、光环行器107、第二电光调制器109、第二掺铒光纤放大器110、X型耦合器111、平衡探测器112、脉冲发生器201、宽带频率源203；所述机箱的第二层设有宽带频率源203、第一电域放大器204、第二电域放大器206、第三电域放大器208、多通道线性电源板209和数据采集装置301。如图3所示，本实施例中在机箱上层安装的光学系统器件中，将所有无源器件以及有源器件的光纤输入输出端布局为环形结构，以减小所述机箱的体积，使装置更加紧凑。
更进一步的说明，所述机箱的尺寸为45×37.5×14 cm，所述上层和下层的高度均为6.5 cm。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：包括激光器（101）、Y型耦合器（102）、探测光调制放大模块、光环行器（107）、单模光纤（108）、可变频移光调制放大模块、探测模块、电信号三级放大模块和数据处理系统；
所述Y型耦合器（102）的输入端连接所述激光器（101），所述Y型耦合器（102）用于将所述激光器（101）输出的激光分成探测光和参考光；所述探测光调制放大模块的输入端连接至所述Y型耦合器（102）的第一输出端，所述探测光调制放大模块的输出端连接于所述光环行器（107），所述探测光调制放大模块用于对所述探测光进行调制，并利用掺铒光纤放大器对调制后的信号进行放大后滤波，形成探测脉冲光；所述单模光纤（108）连接于所述光环行器（107）的第一输出端，所述单模光纤作为传感光纤，用于使得所述探测脉冲光在其中后向散射形成携带有传感信号的斯托克斯光；
所述可变频移光调制放大模块的输入端连接于所述Y型耦合器（102）的第二输出端，所述可变频移光调制放大模块用于将所述参考光进行调制，并利用掺铒光纤放大器对调制后的信号进行放大，形成具有可变频移的连续光；
所述探测模块的第一输入端连接所述光环行器（107）的第二输出端，所述探测模块的第二输入端连接于所述可变频移光调制放大模块的输出端，所述探测模块用于使得所述斯托克斯光与所述连续光相互作用，形成拍频信号，并通过光电转换将所述拍频信号转换为探测信号；
所述探测模块的输出端连接于所述电信号三级放大模块的输入端，所述电信号三级放大模块用于对所述探测信号进行三级电域放大；
所述数据处理系统的输入端连接于所述电信号三级放大模块的输出端，所述数据处理系统用于采集放大后的探测信号，并从中解析出传感信号；
还包括多通道线性电源板（209），所述多通道线性电源板（209）用于集成元器件的电源；
还包括机箱，所述机箱设有第一层、第二层和盖板，所述第一层设置于所述第二层的上部，所述盖板设置于所述第一层的上部；所述基于布里渊散射的光纤传感装置中的光域器件和电域器件分别放置于所述机箱的第一层和第二层；所有无源器件以及有源器件的光纤输入输出端都布局成环形跑道。
2.根据权利要求1所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：所述探测光调制放大模块包括偏振控制器（103）、第一电光调制器（104）、第一掺铒光纤放大器（105）、光滤波器（106）和脉冲发生器（201），所述偏振控制器（103）的输入端连接至所述Y型耦合器（102）的第一输出端，所述第一电光调制器（104）的光输入端连接于所述偏振控制器（103）的输出端，所述第一电光调制器（104）的电输入端连接所述脉冲发生器（201）的输出端，所述第一掺铒光纤放大器（105）的输入端连接所述第一电光调制器（104）的输出端，所述光滤波器（106）的输入端连接所述第一掺铒光纤放大器（105）的输出端，所述光滤波器（106）的输出端连接于所述光环行器（107）的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：所述探测模块包括X型耦合器（111）和平衡探测器（112），所述X型耦合器（111）的第一输入端连接于所述光环行器（107）的第二输出端，所述X型耦合器（111）的第二输入端连接于所述可变频移光调制放大模块的输出端，所述X型耦合器（111）的输出端连接于所述平衡探测器（112）的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：可变频移光调制放大模块包括第二电光调制器（109）、第二掺铒光纤放大器（110）和宽带频率源（203），所述第二电光调制器（109）的光输入端连接于所述Y型耦合器（102）的第二输出端，所述第二电光调制器（109）的电输入端连接于所述宽带频率源（203），所述第二掺铒光纤放大器（110）的输入端连接所述第二电光调制器（109）的输出端，所述第二掺铒光纤放大器（110）的输出端连接所述X型耦合器（111）的第二输入端。
5.根据权利要求4所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：所述数据处理系统包括数据采集装置（301）和数据处理装置（302），所述数据采集装置（301）的输入端连接于所述电信号三级放大模块的输出端，所述数据采集装置（301）将采集的探测信号传输至所述数据处理装置（302）。
6.根据权利要求1所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：所述电信号三级放大模块包括第一电域放大器（204）、第二电域放大器（206）和第三电域放大器（208）；
所述第一电域放大器（204）的输入端连接于所述探测模块的输出端，所述第一电域放大器（204）的输出端连接于所述第二电域放大器（206）的输入端，所述第二电域放大器（206）的输出端连接于所述第三电域放大器（208）的输入端，所述第三电域放大器（208）的输出端连接于所述处理系统。
7.根据权利要求6所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：在所述第一电域放大器（204）和所述第二电域放大器（206）之间还设置有电滤波器（205），在所述第二电域放大器（206）和所述第三电域放大器（208）之间还设置有检波器（207）。
8.根据权利要求5所述的一种基于布里渊散射的光纤传感装置，其特征在于：还包括衰减器（202），所述衰减器（202）的输入端连接于所述脉冲发生器（201），所述衰减器（202）的输出端连接于所述数据采集装置（301）。
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