CN113810098B - 一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 - Google Patents
一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113810098B CN113810098B CN202110827977.0A CN202110827977A CN113810098B CN 113810098 B CN113810098 B CN 113810098B CN 202110827977 A CN202110827977 A CN 202110827977A CN 113810098 B CN113810098 B CN 113810098B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sideband
- optical
- module
- pulse
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 claims 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，装置包括窄线宽激光器、光信号调理模块、传感模块与信号解调模块，其特征在于还包含频率调制模块、边带分离模块：频率调制模块将窄线宽激光器发出的单频连续光调制为载波抑制的双边带啁啾脉冲光，边带分离模块将双边带啁啾脉冲光分为上边带啁啾脉冲光以及带延时的下边带啁啾脉冲光，通过带通滤波器以及互相关算法解调出外界扰动在光纤上引起的应变变化量。本发明使用斜率相反的啁啾脉冲对作为对光时域反射计的探测脉冲光，与单个啁啾脉冲相比，能够将扫频范围增加一倍，从而增加应变测量范围，同时，通过设置延时光纤长度，实现空间分辨率可调。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计。
背景技术
光时域反射计(OTDR)，是一种对光纤进行非破坏性测量、分析整段光纤的损耗情况的分布式光纤传感系统，其原理是利用光脉冲在光纤的传播过程中与光纤介质相互作用产生背向瑞利散射光，在光的发送端接收光脉冲和散射脉冲的回波形成背向散射光功率的衰减曲线，根据光功率衰减曲线确定光纤上缺陷点的位置。
1976年，由Barnoski和Jensen首先提出，因其装置特性，OTDR存在传输距离与空间分辨率相互制约的现象，且激光光源为窄脉宽光源，相干性十分差，对施加在光纤上的外部扰动不敏感，因此不能对扰动信息进行定量解调。
1988年，Dakin和Lamb等人在专利(GB2222247A)中首次提出一种双脉冲方法，利用光开光和频移器件将探测脉冲调制为前后频率不同且时间上分离的双脉冲信号，由于前后脉冲存在时间差，因此可以将光纤中不同位置的相位信息调制到干涉信号中，实现直接探测型OTDR对扰动相位的测量。
2010年，Roger Ian Crickmore和David John Hill在专利(US07652245B2)中首次公开了一种基于双脉冲的分布式光纤传感系统，在OTDR的基础上，将激光器发出的连续光分成两路，分别使用两个声光调制器调制两个不同频率的脉冲，并在其中一路连接上延时光纤，构成前后频率不同且时间上分离的双脉冲信号，由于此装置是直接探测型OTDR，脉冲能量直接取决于脉冲宽度，因此探测距离与空间分辨率存在制约关系。
2019年，电子科技大学的欧中华等人在专利(CN201811573333.8)中公开了一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法，使用一个脉冲调制器调制脉冲光后分成两路，通过其中一路加入延时光纤形成具有重叠部分的两束探测光脉冲，从两束脉冲的瑞利散射光的干涉信号中，实现传感光纤上相位变化的解调，从而得到振动信息，此装置中组成双脉冲的两束光只在时间上有错动，而频率、脉冲宽度等其他信息相同。
1993年，Taylar等人在专利(US5194847A)首次公开了一种相位敏感型光时域反射
系统，对比OTDR，
的光源使用窄线宽激光器，利用其发出的光具有高相干性的特点，增强了探测光脉冲在传感光纤中的干涉现象，使得系统对于外界扰动信号的相位信息具有很高的灵敏度，相位的变化最终体现在该位置处散射强度的剧烈变化，系统通过检测背向瑞利散射光强度谱的变化，利用算法可以对外部扰动进行定位，通过相干型结构，保持低空间分辨率的同时极大提升了传感距离，但强度的变化为非线性，因此
系统无法通过强度信息定量分析外部扰动。
2016年，西班牙的H.F.Martins等人在专利(WO2017093588A1)公开了一种基于啁啾脉冲和直接探测型的
系统，将
中的脉冲光调制为线性啁啾脉冲，对外界扰动进行频率补偿，最终表现为扰动处的背向瑞利散射谱在时间域上有时延现象，通过与无扰动时的参考图谱进行互相关处理，可以算出时延的大小，进而算出扰动的大小，实现对扰动强度的定量测量，此装置存在应变测量范围受限于啁啾范围的问题，啁啾范围小，则导致检测精度不高，应变测量范围小；啁啾范围大则对硬件要求高，成本大。
2019年，天津大学的刘铁根等人在专利(CN110864797A)中公开了一种异构双边带啁啾脉冲的差分COTDR分布式声传感装置及方法，此系统是基于相干探测OTDR，利用IQ调制器分别加载两路不同的电信号，使探测信号为单个脉冲同时包含两种斜率相反的啁啾扫频光，利用参考光提升待测信号的灵敏度，同时提升了信噪比。
本装置提供了一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，是直接探测型系统，利用电光调制器调制出双边带啁啾脉冲，并分成两路分别提取上边带啁啾脉冲和下边带啁啾脉冲，同时下边带啁啾脉冲所在的光路连接延时光纤，最终使探测信号为上边带啁啾脉冲和带延时的下边带啁啾脉冲组成的双脉冲信号。利用斜率相反的啁啾脉冲对，与单个啁啾脉冲相比，能够将扫频范围增加一倍，从而增加应变测量范围，同时，通过设置延时光纤长度，实现空间分辨率可调，并且使背向瑞利散射信号中携带不同位置的扰动信息后进行拍频，实现空间分辨率的可调，更有利于系统研究；利用探测信号的啁啾特性，接收到信号为各个频率下的背向瑞利散射信号的叠加谱，抑制了相干衰落，同时，利用互相关算法解调应变，等效于多次平均，降低了噪声，提高灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，通过设置斜率相反的啁啾脉冲对，与单个啁啾脉冲相比，能够将扫频范围增加一倍，从而增加应变测量范围，通过设置延时光纤的长度，实现系统空间分辨率的可调。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，包括窄线宽激光器1、频率调制模块2、边带分离模块3、光信号调理模块4、传感模块5和信号解调模块6六部分；其中，频率调制模块2包括电光调制器EOM21、半导体光放大器SOA22和任意信号发生器AWG23，边带分离模块3包括第一耦合器31、第一环形器32、第一FBG33、第二环形器34、第二FBG35、延时单元36c和第二耦合器37；延时单元36c包括第一光开关(36a)、第二光开关(36b)以及n段长度不同的光纤Li(i＝0，1，…，n)；光信号调理模块4包括EDFA41、VOA42；传感模块5包括第三环形器51和传感光纤52；信号解调模块6包括光电探测器PD61、数据采集卡DAQ62、数字滤波器63、互相关算法单元64。
所述窄线宽激光器1发出频率为f0的单频连续光11，如图2所示，由频率调制模块2中的电光调制器EOM21调制，得到双边带啁啾脉冲，脉冲宽度τ满足10ns≤τ≤100ns，脉冲宽度100ns对应的空间分辨率为10m，若脉冲宽度继续增大，则系统的空间分辨率逐渐下降，若取低于10ns的脉冲宽度，则一个脉冲内携带的能量十分微弱，不利于现象的观察，且对于信号源的硬件要求十分高；扫频范围|δv|相等且满足100MHz≤|δv|≤5GHz，扫频范围越大，检测范围越大，但超过5G的扫频范围对硬件要求过高，不容易实现，低于100M则容易导致检测精度不高、应变测量范围过小的问题出现；扫频斜率相反，上边带中心频率f1大于下边带中心频率f2，且上、下边带中心频率之差大于2倍扫频范围，即f1-f2＞2δv。
所述单脉冲正负啁啾脉冲信号的消光比较低，需要经过半导体光放大器SOA22进行提高消光比，电光调制器EOM21和半导体光放大器SOA22由任意波形发生器AWG23进行同步电信号驱动。
所述第一耦合器31用于将双边带啁啾脉冲光信号分成两束光，再分别注入第一环形器32和第二环形器34。
所述第一FBG33的反射频段与上边带啁啾脉冲的扫频范围对应；第二FBG35的反射频段与下边带啁啾脉冲的扫频范围对应。
所述延时单元36c的光纤Li(i＝0，1，…，n)长度灵活可调，用于分离开上边带啁啾脉冲和下边带啁啾脉冲。
所述第二耦合器37用于将上边带啁啾脉冲38和有延时的下边带啁啾脉冲391合光，产生上边带啁啾脉冲和有延时的下边带啁啾脉冲组成的双脉冲信号。
所述双脉冲信号经光信号调理模块4进行功率放大后经传感模块5中的第三环形器51注入传感光纤52。
所述探测脉冲光序列在传感光纤52中产生的背向瑞利散射光经第三环形器51进入光电探测器PD61中转化为电信号。
所述数据采集卡DAQ62对电信号进行采样。
所述的互相关算法单元64为信号处理系统，对经BPF63提取后的信号进行处理，取得N个瑞利散射图样，并且按照一定长度的窗口将测得的瑞利散射图样与瑞利散射参考图样进行互相关运算，其振动位置处的瑞利散射图样将发生偏移，因此其相关峰发生偏移位置即振动区域，其应变量大小由互相关峰的偏移量决定，即
其中，
为扫频速率，Δt为互相关峰偏移量，v0为边带中心频率。
所述的一种基于双脉冲正负调制的光时域反射计，其特征在于探测信号为有延时的双边带啁啾脉冲。
通过AWG23设置直流偏置电压使得电光调制器EOM21工作在合适的工作点，生成一个扫频范围为|δv|且满足100MHz≤|δv|≤5GHz的线性啁啾信号，同时AWG23同步驱动至半导体光放大器SOA22，单频连续光经频率调制模块2被调制为双边带啁啾脉冲，再经过边带分离模块3后生成有延时的双边带啁啾脉冲。
上边带啁啾脉冲与下边带啁啾脉冲的瑞利散射电场表达式E1(t)、E2(t)分别表示为：
其中，f1、f2表示正负啁啾信号的中心频率，δv表示扫频范围，τ表示脉冲宽度，Δτ表示延时光纤带来的延时时间，τi为接收到第i个散射点的散射光所需的时间延时，K为扫频斜率，即
如图6所示，上边带啁啾脉冲38和带延时的下边带啁啾脉冲391在光纤中每一个散射点都会形成背向瑞利散射信号，每一散射点产生的瑞利散射电场信号都会进行累加，最后由探测器接收，由于下边带啁啾脉冲391具有一定的延时，所接受到的背向瑞利散射E2(t)也比上边带啁啾脉冲的散射信号E1(t)有一定的延时，因此上边带啁啾脉冲产生的背向瑞利散射信号521与下边带啁啾脉冲产生的带延时的背向瑞利散射信号522在PD61处进行拍频，使拍频项携带扰动信息。
所述的一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其背向瑞利散射信号和信号解调特点如下：
当有延时的双边带啁啾脉冲在传感光纤中传输时，每个脉冲在散射点处形成背向瑞利散射信号，且散射信号之间会进行相互干涉，分别是自干涉和互干涉，三种干涉信号在时域上混叠，被光电探测器PD61接收为I(t)，再由数据采集卡DAQ62采集得到，再进行数字滤波以及解调；
采集到的干涉信号I(t)进行傅里叶变换，得到其频域信息I(f)，I(f)中有两个频段，窄频段为[0，δv]，该频段由上边带散射信号自干涉630、下边带散射信号自干涉631组成，属于低频成分；宽频段干涉信号632为[f1-f2-δv，f1-f2+δv]，该频段由上边带散射信号与下边带散射信号干涉信号组成，使用带通滤波器提取宽频段干涉信号632。
上边带啁啾脉冲与下边带啁啾脉冲干涉信号的瑞利散射电场表达式Ebeat1，2(t)表示为：
Ebeat1，2(t)＝E1(t)+E2(t) (3)
经光电探测器转化为Ibeat1，2(t)，其表达式为：
通过设置斜率相反的啁啾脉冲对，与单个啁啾脉冲相比，能够将扫频范围增加一倍，从而增加应变测量范围。
提取出宽频段的拍频信号后，对N条瑞利散射图样进行互相关计算，通过相关峰的偏移来确定应变的大小，即
如图7所示，当光纤上无外界扰动时，瑞利散射图样一致，而当有外界扰动时，啁啾信号产生的瑞利散射图样在时间轴上相对无应变时有一个时延，其时延方向跟随啁啾扫描斜率的正负，利用参考图样和实际图样的互相关运算，可以得到相关峰的时延偏移量，从而确定应变的大小。
本发明有益效果在于：
本发明利用双脉冲结构与FBG，一路保留扫频范围从小到大的上边带啁啾脉冲，另一路保留扫频范围从大到小的下边带啁啾脉冲，同时下边带啁啾脉冲引入一段延时光纤，则双脉冲探测信号为上边带啁啾脉冲和带延时的下边带啁啾脉冲，与单个啁啾脉冲相比，使瑞利散射干涉信号扩大一倍的频谱范围，并且宽频段的干涉信号能够从频段上跟窄频段的干涉信号相互分离，通过数字滤波器可以提取相应的干涉信号，通过对多条瑞利散射图样的互相关计算，即可得到扰动信息。
本发明利用光开关灵活调整延时光纤的长度，使上下边带之间的延时可调，实现两个边带啁啾脉冲从完全重叠到刚好分开，实现空间分辨率的可调，使背向瑞利散射信号中携带不同位置的扰动信息后进行拍频，因此能携带不同的扰动信息，更有利于系统研究。
本发明利用探测信号的啁啾特性，接收到信号为各个频率下的背向瑞利散射信号的叠加谱，抑制了相干衰落，同时，利用互相关算法解调应变，等效于多次平均，降低了噪声，提高灵敏度。
附图说明
图1为一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计；
图2为窄线宽激光器1发出的单频连续光示意图；
图3为无延时双边带啁啾脉冲示意图；
图4为上边带啁啾脉冲和有延时的下边带啁啾脉冲示意图；
图5为不同背向瑞利散射信号的干涉信号示意图；
图6为探测信号在光纤中散射点产生背向瑞利散射示意图；
图7为啁啾脉冲产生的背向瑞利散射图样。
具体实施方式
为清楚地说明本发明基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例
一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计如图1所示，器件选择与参数如下：
窄线宽激光器1为的中心波长为1550nm、线宽为1MHz，对应相干时间为500ns，相干长度为100m；
第一耦合器31、第二耦合器37的参数相同，分光比为50∶50；
第一环形器32、第二环形器34、第三环形器51为三端口环形器，插入损耗1dB，回波损耗大于55dB；
任意波形发生器AWG23的一个通道重复输出100ns的线性调频脉冲信号驱动电光调制器EOM21，并且使用其中一个通道的同步输出端用于驱动半导体光放大器SOA22进行脉冲同步输出；
EOM21调制的双边带啁啾脉冲宽度τ为100ns，上边带啁啾脉冲的扫频范围为[4GHz，4.6GHz]，下边带啁啾脉冲的扫频范围为[2GHz，1.4GHz]。
延时单元选择第N个通道，光纤长度为40m，对应200ns的延时。
传感光纤52为单模光纤，长度为10Km，对应光的来回传输时间为100us；
光电探测器PD61的带宽为10GHz；
数据采集卡62采样率为10GSa/s；
数字带通滤波器的通过频率为[1GHz，3GHz]。
装置工作过程如下：
窄线宽激光器1发出的单频连续光，经信号调制模块2中的电光调制器EOM21，被调制成上边带啁啾脉冲38和下边带啁啾脉冲39，再经半导体光放大器3提高光脉冲的消光比，光脉冲经第一耦合器31被分成两束，一路光脉冲通过第一耦合器第一输出端311后经过第一环形器32与第一FBG33被滤波为上边带啁啾脉冲38，另一路光脉冲通过第一耦合器第二输出端312后经过第二环形器34与第二FBG35被滤波为下边带啁啾脉冲39，再经过延时单元36c，使下边带啁啾脉冲相对上边带啁啾脉冲有一个可调的时间延时，两路光脉冲经第二耦合器37重新合成一束光，经过整个信号调制模块2探测信号为有延时的双边带啁啾脉冲。
探测信号经第三环形器51后注入传感光纤52中，在光纤中的散射点会产生背向瑞利散射信号，背向散射信号到达信号解调模块3中的PD61时，产生不同干涉信号，并转化为电信号，宽频段632为上、下边带啁啾脉冲分别生成的背向瑞利散射信号的互干涉信号，低频段为两个啁啾脉冲所生成的背向瑞利散射信号的自干涉信号，从频率上看可以分成两个不重叠的频段，电信号由数据采集卡DAQ62采集得到。
采集到的电信号经过BPF63，提取宽频段的干涉信号，再使信号经过互相关算法单元64进行解调。
数字滤波及解调步骤如下：
步骤1：将数据采集卡62得到的后向散射信号I(t)作傅里叶变换得I(f)，I(f)中有两个频段，窄频段为[0，0.6GHz]，该频段由上边带散射信号自干涉630、下边带散射信号自干涉631组成，属于低频成分；宽频段干涉信号632为[2GHz，3.2GHz]，该频段由上边带散射信号与下边带散射信号干涉信号组成，使用带通滤波器[1.5GHz，3.5GHz]提取宽频段干涉信号632，如图5所示。
步骤2：分别对N条散射曲线进行互相关运算，其相关峰发生偏移位置即振动区域，其应变量大小由互相关峰的偏移量决定，即
其中，
为扫频速率，Δt为互相关峰偏移量。
Claims (5)
1.一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，包括窄线宽激光器(1)、频率调制模块(2)、边带分离模块(3)、光信号调理模块(4)、传感模块(5)和信号解调模块(6)，窄线宽激光器(1)连接频率调制模块(2)的输入端，频率调制模块(2)的输出端连接边带分离模块(3)的输入端，边带分离模块(3)的输出端连接光信号调理模块(4)的输入端，光信号调理模块(4)的输出端连接传感模块(5)的输入端，传感模块(5)的输出端连接信号解调模块(6)的输入端，其特征在于：
1)频率调制模块(2)由电光调制器EOM(21)、半导体光放大器SOA(22)和任意信号发生器AWG(23)组成；窄线宽激光器(1)连接EOM输入端(210)，EOM输出端(211)连接SOA输入端(220)，且AWG第一端(230)连接EOM驱动端(212)，AWG第二端(231)连接SOA驱动端(222)，SOA输出端(221)连接第一耦合器输入端(310)；频率调制模块(2)中的电光调制器EOM(21)为MZ型强度调制器，通过设置合适的工作点，使调制出来的双边带啁啾脉冲的脉冲宽度τ满足10ns≤τ≤100ns、扫频范围|δv|相等且满足100MHz≤|δv|≤5GHz以及扫频斜率相反，上边带啁啾脉冲(38)的中心频率f1大于下边带啁啾脉冲(39)的中心频率f2，且上、下边带中心频率之差大于2倍扫频范围，即f1-f2＞2|δv|；
2)边带分离模块(3)由第一耦合器(31)、第一环形器(32)、第一光纤布拉格光栅FBG(33)、第二环形器(34)、第二光纤布拉格光栅FBG(35)、延时单元(36c)和第二耦合器(37)组成；第一耦合器第一输出端(311)连接至第一环形器第一端(321)，第一环形器第二端(322)与第一光纤布拉格光栅FBG(33)连接，第一环形器第三端(323)输出上边带啁啾脉冲(38)后连接第二耦合器第一输入端(371)；第一耦合器第二输出端(312)连接至第二环形器第一端(341)，第二环形器第二端(342)与第二光纤布拉格光栅FBG(35)连接，第二环形器第三端(343)输出下边带啁啾脉冲(39)后与延时单元输入端(361)连接，延时单元输出端(360)与第二耦合器第二输入端(372)连接，上边带啁啾脉冲(38)与带延时下边带啁啾脉冲(391)在第二耦合器(37)处再次合光，第二耦合器输出端(370)连接光信号调理模块(4)中的掺饵光纤放大器EDFA输入端(410)。
2.根据权利要求1所述的一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于边带分离模块(3)，还包括：
1)第一光纤布拉格光栅FBG(33)的反射频段与上边带的频谱对应，第二光纤布拉格光栅FBG(35)的反射频段与下边带的频谱对应；
2)延时单元(36c)由第一光开关(36a)、第二光开关(36b)以及n段长度不同的光纤Li(i＝0，1，...，n)组成，第一光开关第一通道(362)连接第一段光纤L0后连接第二光开关第一输入端(363)，使上边带啁啾脉冲(38)与下边带啁啾脉冲(39)同步无延时；第二光开关第二输入端(364)连接第二段光纤L1后连接第二光开关第二输入端(365)，使下边带啁啾脉冲(39)相对上边带啁啾脉冲(38)开始出现延时；之后逐步增大光纤Li(i＝2，...，n)，使下边带啁啾脉冲(39)的延时逐步增大；直到第一光开关第N个输入端(366)连接延时光纤Ln后连接第二光开关第N输入端(367)，使下边带啁啾脉冲(39)的延时等于2倍脉冲宽度2τ，此时带时延下边带啁啾脉冲(391)的前沿与上边带啁啾脉冲(38)的后沿之间延时为τ；通过选通第一光开关(36a)和第二光开关(36b)的对应通道，使上边带啁啾脉冲(38)和下边带啁啾脉冲(39)之间的延时灵活可调。
3.根据权利要求1所述的一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于光信号调理模块(4)，还包括：
光信号调理模块(4)由掺饵光纤放大器EDFA(41)和可调光衰减器VOA(42)组成；掺饵光纤放大器EDFA输出端(411)连接VOA输入端(420)，VOA输出端(421)连接传感模块(5)中的第三环形器第一端(511)。
4.根据权利要求1所述的一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于传感模块(5)，还包括：
传感模块(5)中包括第三环形器(51)和传感光纤(52)；第三环形器第二端(512)连接传感光纤(52)，探测信号在传感光纤(52)中传输并产生背向瑞利散射信号，背向瑞利散射信号通过第三环形器第三端(513)注入到光电探测器PD(61)中进行信号干涉与光电转换。
5.根据权利要求1所述的一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计，其特征在于信号解调模块(6)，还包括：
信号解调模块(6)中包括光电探测器PD(61)、数据采集卡DAQ(62)、带通滤波器BPF(63)、互相关算法单元(64)；PD输出端(611)连接DAQ输入端(620)，同时，频率调制模块(2)中AWG第三端(232)连接数据采集卡DAQ驱动端(621)，然后将数据采集卡DAQ(62)采集到的数据通过带通滤波器BPF(63)进行滤波，提取宽频段干涉信号(632)，最后宽频段干涉信号(632)通过互相关算法单元(64)进行解调应变。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110827977.0A CN113810098B (zh) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | 一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110827977.0A CN113810098B (zh) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | 一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113810098A CN113810098A (zh) | 2021-12-17 |
| CN113810098B true CN113810098B (zh) | 2022-09-16 |
Family
ID=78893222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110827977.0A Active CN113810098B (zh) | 2021-07-20 | 2021-07-20 | 一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113810098B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110864797B (zh) * | 2019-11-13 | 2023-10-31 | 天津大学 | 异构双边带啁啾脉冲的差分cotdr分布式声传感装置及方法 |
| CN118509044A (zh) * | 2023-02-14 | 2024-08-16 | 华为技术有限公司 | 一种光脉冲产生装置以及一种检测系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017087792A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | Sentek Instrument, Llc | Method and apparatus for distributed sensing |
| CN108286992A (zh) * | 2018-01-06 | 2018-07-17 | 天津大学 | 基于数字双啁啾脉冲调制的分布式光纤声传感装置及方法 |
| CN110108346A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-08-09 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于延迟调相啁啾脉冲对的光纤振动传感器 |
| CN110864797A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-06 | 天津大学 | 异构双边带啁啾脉冲的差分cotdr分布式声传感装置及方法 |
| CN111092659A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-05-01 | 电子科技大学 | 一种基于受激布里渊散射的双啁啾信号产生系统 |
| CN111829673A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-27 | 中国地质大学（武汉） | 一种对称线性啁啾脉冲探测otdr的测量系统 |
| CN112713929A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-27 | 广东工业大学 | 一种基于啁啾脉冲的光时域反射计 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111854815B (zh) * | 2020-08-05 | 2022-04-01 | 国网四川省电力公司经济技术研究院 | 基于分数阶傅里叶变换的高速分布式光纤传感系统及方法 |
| CN112985639B (zh) * | 2021-02-06 | 2022-02-15 | 电子科技大学 | 基于去啁啾和时域子啁啾脉冲提取的分布式光纤传感方法 |
-
2021
- 2021-07-20 CN CN202110827977.0A patent/CN113810098B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017087792A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | Sentek Instrument, Llc | Method and apparatus for distributed sensing |
| CN108286992A (zh) * | 2018-01-06 | 2018-07-17 | 天津大学 | 基于数字双啁啾脉冲调制的分布式光纤声传感装置及方法 |
| CN110108346A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-08-09 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于延迟调相啁啾脉冲对的光纤振动传感器 |
| CN110864797A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-06 | 天津大学 | 异构双边带啁啾脉冲的差分cotdr分布式声传感装置及方法 |
| CN111092659A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-05-01 | 电子科技大学 | 一种基于受激布里渊散射的双啁啾信号产生系统 |
| CN111829673A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-27 | 中国地质大学（武汉） | 一种对称线性啁啾脉冲探测otdr的测量系统 |
| CN112713929A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-27 | 广东工业大学 | 一种基于啁啾脉冲的光时域反射计 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Leonardo Marcon ; Marcelo A. Soto ; Miguel Soriano-Amat.High-Resolution Chirped-Pulse φ-OTDR by Means of Sub-Bands Processing.《Journal of Lightwave Technology》.2020,第38卷(第15期), * |
| Pengbai Xu ; Chao Pang ; Xinyong Dong ; Yuwen Qin ; Yongkang Dong.Fast Acquirable Brillouin Optical Time-Domain Reflectometry Based on Bipolar-Chirped Pulse Pair.《Journal of Lightwave Technology》.2020,第39卷(第12期), * |
| Yuan Wang, Ole Krarup, Liang Chen, and Xiaoyi Bao.Frequency sweep extension using the Kerr effect for static temperature measurement range enhancement in Chirped Pulse φ-OTDR.《Optics Express》.2021,第29卷(第15期), * |
| Zhe Ma, Junfeng Jiang, Shuang Wang, Kun Liu1.Phase drift noise suppression for coherent-OTDR sensing based on heterogeneous dual-sideband LFM pulse.《Applied Physics Express》.2020, * |
| 刘莉.基于啁啾脉冲的光反射仪的研究.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅱ辑》.2017, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113810098A (zh) | 2021-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6698164B2 (ja) | 周波数合成に基づいた光周波数領域反射方法及びシステム | |
| CN113810098B (zh) | 一种基于双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 | |
| CN112697181B (zh) | 一种基于频率调制的相位敏感光时域反射装置及方法 | |
| CN110470376B (zh) | 一种干涉分布式光纤声传感装置及其传感方法 | |
| JP4100574B2 (ja) | 光ファイバ特性測定装置及び光ファイバ特性測定方法 | |
| CN105783762B (zh) | 混沌相关法定位的布里渊分布式光纤传感装置及方法 | |
| CN110243493B (zh) | 基于超连续谱的布里渊光时域反射仪装置及方法 | |
| CN111721338B (zh) | 一种泵浦光高低频交替调制的布里渊光时域分析系统 | |
| CN109556527B (zh) | 光纤应变测定装置和光纤应变测定方法 | |
| CN112762970A (zh) | 一种高性能的分布式光纤传感系统及方法 | |
| CN112697180B (zh) | 一种温度和振动同时测量的融合型分布式光纤传感系统及方法 | |
| EP4119914B1 (en) | Signal detection method and optical time domain reflectometer | |
| CN113049014A (zh) | 一种基于泵浦光扫频的时频复用botda系统及传感方法 | |
| CN111854918B (zh) | 一种提高分布式光纤检测空间分辨率的子带处理方法 | |
| CN113810099B (zh) | 一种基于非对称双边带啁啾脉冲调制的光时域反射计 | |
| CN111637909A (zh) | 一种偏振正交型双泵浦脉冲botda传感装置及方法 | |
| KR101889351B1 (ko) | 유효 측정점 개수가 확대된 공간선택적 브릴루앙 분포형 광섬유 센서 및 브릴루앙 산란을 이용한 센싱 방법 | |
| JP5849056B2 (ja) | 光パルス試験装置及び光パルス試験方法 | |
| CN111307188B (zh) | 一种基于噪声调制的免扫频botda装置 | |
| CN115452018A (zh) | 一种基于脉冲自相干的光时域反射装置及方法 | |
| CN111609919B (zh) | 光纤分布式振动和损耗同时检测系统 | |
| CN115112219A (zh) | 一种长距离光纤分布式振动传感装置及工作方法 | |
| JP3306815B2 (ja) | 光周波数領域反射測定装置 | |
| JP2515018B2 (ja) | 後方散乱光測定方式及びその装置 | |
| Hu et al. | A Frequency-Scanned Φ-OTDR Implemented by a Frequency Shifting Loop Used for Distributed Strain Sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |