CN114026393A - 混合分布式声学测试 - Google Patents

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Abstract

本说明书的主题内容尤其可以具体实施在一种方法中，该方法包括：基于在沿少模光纤的第一位置处少模光纤以振动频率的振动从少模光纤中分离出一组背散射的瑞利信号；基于在沿少模光纤的第二位置处少模光纤的温度，从少模光纤分离出一组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号；检测分离的瑞利信号和拉曼信号；基于检测该组背散射的瑞利迹线，确定第一位置、振动的频率和振动的幅度中的至少一个；以及基于检测该组背散射的拉曼信号，确定第二位置处的温度。

Description

混合分布式声学测试
优先权要求
本申请要求2019年1月30日提交的美国专利申请第16/262,477号的优先权，其全部内容通过引用方式并入本文中。
技术领域
本说明书涉及光纤振动和温度传感器。
背景技术
在分布式感测的现有方法中，光纤范例是特别独特的，因为它具有许多优点，包括抗电磁干扰、微型尺寸、恶劣环境操作和大规模复用的能力。
一种应用是使用相敏光时域反射计(Φ-OTDR)设计的光纤分布式声学传感器(DAS)。基于Φ-OTDR的DAS已经部署在诸如实时结构健康监测、石油和天然气行业以及航空航天运输等应用中。其工作原理由将窄线宽激光器生成的一系列光脉冲发射到被测光纤(FUT)中组成。在FUT输入端口处，连续的瑞利背散射迹线被记录在时域中。由于在注入脉冲持续时间内散射中心反射的信号的相干干扰，每条瑞利迹线都具有类似散斑的轮廓。在没有沿FUT侵入(诸如没有折射率扰动)的情况下，记录的瑞利迹线在理想情况下是相同的。当沿FUT的某个位置施加声学信号时，该位置的有效折射率会发生变化，因此可以通过观察记录迹线中对应散斑的强度波动来感知声学信号的振动侵入。
另一应用是分布式温度感测(DTS)。其工作原理包括向FUT发射一系列光脉冲。脉冲被FUT的热激发背散射。在FUT输入端口处，将背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号进行比较以确定FUT的温度。
光纤内拉曼信号的背散射功率比瑞利信号的背散射功率小约40dB(分贝)。因此，在DTS系统中，所采用的泵浦功率会在单模光纤(SMF)中引起非线性。诸如受激拉曼散射之类的这种光纤非线性会抑制DTS系统的正常运行。替代地，与SMF相比表现出相对更大的非线性阈值的多模光纤(MMF)可用于DTS系统。然而，基于MMF的DAS系统很难提供，因为MMF支持传播大量模式，并且每个模式都会遇到对瑞利信号有害的独立干扰行为。
发明内容
一般而言，本文献描述了用于光纤振动和温度感测的技术和系统。
在第一方面，一种用于远程感测振动和温度的方法包括：基于在沿少模光纤的第一位置处少模光纤以振动频率的振动，通过波分复用滤波器从少模光纤中分离出一组背散射的瑞利信号。基于在沿少模光纤的第二位置处的少模光纤的温度，由波分复用滤波器分离出一组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。检测分离的瑞利信号，并且检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。基于检测该组背散射的瑞利迹线，确定振动在少模光纤中的第一位置、振动频率和振动的幅度中的至少一个。然后基于检测该组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号，确定在第二位置处少模光纤的温度。
各种实现方式可以包括以下特征中的一些、全部或不包括。该方法还可以包括从少模光纤中解复用分离的背散射的瑞利信号，并且将解复用的瑞利信号提供给单模光纤，其中，检测分离的瑞利信号还包括检测来自单模光纤的解复用的分离的瑞利信号。该方法还可以包括：从少模光纤中解复用分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号，并且将解复用的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号提供给单模光纤，其中，检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号还可以包括：检测解复用的分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。该方法还可以包括：通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲，并且通过模式复用器将光脉冲作为预定模式注入少模光纤。通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲可以包括由光源生成连续波光，由第一光调制器将连续波光转换成具有预定频率的该组光脉冲，由光放大器放大该组光脉冲，将光脉冲引导到光环行器的第一端口，并且由光环行器将光脉冲引导到与单模光纤进行光学连通的光环行器的第二端口。该方法还可以包括：在光环行器的第二端口处接收背散射的瑞利信号，并且将背散射的瑞利信号引导到光环行器的第三端口，其中，检测分离的瑞利信号还可以包括从第三端口接收分离的瑞利信号。通过单模光纤以预定频率传输该组光脉冲可以包括由第一光发射器通过第一单模光纤将第一组光脉冲传输到复用器的第一端口，并且该方法还可以包括通过第二单模光纤将第二组光脉冲传输到复用器的第二端口。
在第二实现方式中，振动和温度传感器系统包括：第一单模光纤；具有预定长度的少模光纤；第一光脉冲发生器，其被配置成向单模光纤提供第一组光脉冲；复用器，其被配置成将在第一复用器端口处从第一单模光纤接收的光脉冲复用到少模光纤；波分复用滤波器，其被配置成从少模光纤接收并分离背散射的瑞利信号、背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号；以及解复用器，其被配置成在第一解复用器端口处将背散射的瑞利信号、背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号中的至少一个从少模光纤解复用到第一单模光纤。第一传感器被配置成基于背散射的瑞利信号确定少模光纤中的振动的第一位置、振动频率和振动幅度中的至少一个，并且第二传感器被配置成基于背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号确定少模光纤中的第二位置和第二位置处的温度中的至少一个。
各种实施例可以包括以下特征中的一些、全部或不包括。第一传感器可以被配置成在第一解复用器端口处从解复用器接收解复用的背散射的瑞利信号。第二传感器可以被配置成在第一解复用器端口处从解复用器接收解复用的背散射的斯托克斯拉曼信号和解复用的背散射的反斯托克斯拉曼信号。第二传感器可以被配置成从波分复用滤波器接收分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和分离的背散射的反斯托克斯拉曼信号。振动传感器还可以包括第二单模光纤；第二光脉冲发生器，其被配置成向单模光纤提供第二组光脉冲，其中，复用器还被配置成将在第二复用器端口处从第二单模光纤接收的光脉冲复用到少模光纤，并且其中，复用器还被配置成在第二解复用器端口处将背散射的瑞利信号、背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号中的至少一个从少模光纤复用到第二单模光纤；第三传感器，其被配置成基于背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号确定少模光纤中的第三位置和第三位置处的温度中的至少一个。第三传感器可以被配置成在第二解复用器端口处从解复用器接收解复用的背散射的斯托克斯拉曼信号和解复用的背散射的反斯托克斯拉曼信号。第三传感器可以被配置成从波分复用滤波器接收分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和分离的背散射的反斯托克斯拉曼信号。振动传感器还可以包括第四传感器，其被配置成基于背散射的瑞利信号来确定少模光纤中的振动的第四位置、振动的频率和振动的幅度中的至少一个。第四传感器可以被配置成在第二解复用器端口处从解复用器接收解复用的背散射的瑞利信号。
在第三方面，用计算机程序来一种编码非暂时性计算机存储介质。该程序包括指令，该指令在由数据处理设备执行时使数据处理设备执行操作。操作包括基于在沿少模光纤的第一位置处少模光纤以振动频率的振动，通过波分复用滤波器从少模光纤中分离出一组背散射的瑞利信号。基于在沿少模光纤的第二位置处的少模光纤的温度，通过波分复用滤波器从少模光纤分离出一组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。检测分离的瑞利信号，并且检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。基于检测该组背散射的瑞利迹线，确定振动在少模光纤中的第一位置、振动频率和振动幅度中的至少一个。基于检测该组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号，确定在第二位置处少模光纤的温度。
各种实施例可以包括以下特征中的一些、全部或不包括。该操作还可以包括从少模光纤中解复用分离的背散射的瑞利信号，并且将解复用的瑞利信号提供给单模光纤，其中，检测分离的瑞利信号还包括检测来自单模光纤的解复用的分离瑞利信号。该操作还可以包括从少模光纤中解复用分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号，并且将解复用的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号提供给单模光纤，其中，检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号还可以包括检测解复用的分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。该操作还可以包括通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲，并且通过模式复用器将光脉冲作为预定模式注入少模光纤。通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲可以包括由光源生成连续波光，由第一光调制器将连续波光转换成具有预定频率的该组光脉冲，由光放大器放大该组光脉冲，将光脉冲引导到光环行器的第一端口，并且由光环行器将光脉冲引导到与单模光纤进行光学连通的光环行器的第二端口。该操作还可以包括在光环行器的第二端口处接收背散射的瑞利信号，并且将背散射的瑞利信号引导到光环行器的第三端口，其中，检测分离的瑞利信号还可以包括从第三端口接收分离的瑞利信号。通过单模光纤以预定频率传输该组光脉冲可以包括由第一光发射器通过第一单模光纤将第一组光脉冲传输到复用器的第一端口，并且该方法还可以包括通过第二单模光纤将第二组光脉冲传输到复用器的第二端口。
本文描述的系统和技术可以提供以下优点中的一个或多个。首先，系统可以使用单个平台同时提供分布式振动和温度感测，从而降低了两个独立系统的总体成本。其次，与基于SMF的DAS相比，该系统提供的DAS具有更长的感测范围。第三，这种设计减轻了在典型的基于MMF的DTS中发现的色散问题。
在所附附图和以下段落中提供的具体实施方式中阐述了一种或多种实现方式的细节。从具体实施方式和附图以及从权利要求中，将显而易见其他特征和优点。
附图说明
图1是示出用于远程感测振动和温度的系统的示例的示意图。
图2A和图2B是示出用于远程感测振动和温度的系统的示例的框图。
图3A和图3B是示出用于远程感测振动和温度的系统的另一个示例的框图。
图4是示出用于远程感测振动和温度的过程的示例的流程图。
具体实施方式
该文献描述了用于光纤振动和温度感测的系统和技术。光纤可以用作分布式声学传感器(DAS)或分布式温度传感器(DTS)。本文献中描述的系统和技术能够同时测量振动和温度，无需单独的DAS和DTS系统，降低总体成本，并且确保对管道沿线参数的连续实时监控。然而，将DAS和DTS系统结合起来非常具有挑战性，因为DAS和DTS实现方式使用不同的配置。例如，光纤内拉曼信号的背散射功率比瑞利信号的背散射功率小约40dB(分贝)。因此，对于DTS系统，所采用的泵浦功率量会在单模光纤(SMF)中引起非线性。诸如受激拉曼散射之类的这种光纤非线性会抑制DTS系统的正常运行。与SMF相比具有相对更大的非线性阈值的多模光纤(MMF)用于DTS系统。然而，基于MMF的DAS系统很难提供，因为MMF支持传播大量模式，并且每个模式都会遇到独立的干扰行为，这归因于用于测量振动的瑞利信号的产生。
通常，为了解决光纤非线性难题并同时保持DAS操作的可靠性，使用少模光纤(FMF)作为SMF与MMF之间的折衷。与SMF和MMF相比，FMF具有以下特性：1)市售的模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)可用于轻松地向FMF发送各个模式和从其提取各个模式，2)FMF的非线性功率阈值高于SMF的非线性功率阈值，3)FMF引导有限数量的空间模式，通常少于20个模式，使得可以控制和管理FMF内的模式间耦合和差模群延迟。鉴于FMF的这些独特规格，可以将比可用于SMF的光脉冲相对更强大的光脉冲泵入FMF以提取拉曼信号，而不会达到非线性，同时分离DAS所需的各个模式的干涉行为。
图1是示出用于远程感测振动和温度的系统100的示例的示意图。系统100是混合光纤分布式声学传感器(DAS)和分布式温度传感器(DTS)系统，其包括计算系统110、传感器系统120和被测光纤(FUT)130。计算系统110与传感器系统120进行电子通信(诸如通过网络连接或通用串行总线连接)。
FUT 130是在近端122处光耦合到传感器系统120并延伸一距离(例如，数千米)到远端124的光纤。在所示示例中，振动源150以特定频率发出振动152。振动152与FUT 130相交并在位置160处、附近或周围使FUT 130振动。热源170发射热能172，其改变位置180处、附近或周围的FUT 103的温度。
系统100使用一种技术，该技术使用相同的FUT提高DTS和DAS两者的性能。一般而言，正如稍后将更详细讨论，光纤模式复用器/解复用器和少模光纤(FMF)用于改善多个光背散射之间的信号辨别力。
图2A是示出用于远程感测振动和温度的系统200的示例的框图。在一些实现方式中，系统200可以是图1的示例系统100。
系统200包括光脉冲组件201a。光脉冲组件201a的光源210a将光发射到单模光纤(SMF)212a中。在所示示例中，光源210a是生成连续波(CW)光的窄线宽(例如1千赫(kHz))激光源。激光由调制器214a调制以产生光脉冲。
调制光被光放大器216a放大。放大的调制光被提供给光环行器220a的光端口222a。光环行器220a向光端口224a提供放大的调制光，该光端口224a光耦合到单模光纤230a的近端232a。在一些实施例中，可以省略光放大器216a。
单模光纤230a的远端234a与模式复用器(MUX)240的光端口242a光耦合。模式复用器240是允许选择性地将几个标准单模光纤输入转换成少模光纤(FMF)250的各个模式的光耦合器。在所示示例中，模式复用器240被配置成将光端口242a耦合到少模光纤250的模式0(零)。
在本文献中，术语“复用器”还可以包括双向模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)。在所示示例中，模式复用器240还是允许选择性地将光纤输入端处的少模光纤的各个模式转换成各个单模光纤的模式解复用器。在一些实施例中，被配置成仅执行模式复用的设备可以与被配置成仅执行模式解复用的设备协作使用。
在将光脉冲发射到少模光纤250中之后，光被耦合到双向波分复用(WDM)滤波器260，其在频谱上解析瑞利信号、斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。由于在与输入泵浦光相同的波长处发生瑞利散射，所以光脉冲通过瑞利端口262进入WDM 260滤波器。当光脉冲沿着少模光纤250传播时，全模的瑞利信号和拉曼信号被背散射。
在所示示例中，少模光纤250有几千米(km)长(诸如4km)，但这只是一个示例。在各种实现方式中，可以使用任何合适长度的光纤。在一些实现方式中，少模光纤250可以沿要被监测的区域串接，并且可以沿少模光纤250附近的区域监测来自来源的振动和温度。例如，少模光纤250可以延伸到建筑物、油/气井或工业场所，以感测可能由结构裂缝、油/气流动或人/机器活动产生的振动和温度。
当发射脉冲在少模光纤250内传播时，其功率的一部分被诸如瑞利散射、斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射之类的光学现象背散射。当光子从原子或分子散射时，它们中大部分是弹性散射(瑞利散射)。散射光子中的一部分被激发(拉曼效应)非弹性散射，其中散射光子的频率和能量与入射光子的频率和能量不同，通常小于入射光子的频率和能量。拉曼相互作用导致两种可能的结果。在一个结果中，与光子相互作用的材料吸收了一些光子的能量，并且发射的光子的能量小于吸收的光子的能量。这个结果被称为斯托克斯拉曼散射。在另一个结果中，材料失去能量并且发射的光子比吸收的光子具有更多的能量。这个结果被标记为反斯托克斯拉曼散射。
在反向方向上，双向WDM滤波器260分离瑞利信号、斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。两个斯托克斯拉曼信号被引导到端口264，并且反斯托克斯拉曼信号被引导到端口266。斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号被引导到接收器270以进行光检测和数据获取。信号处理器272处理获取的拉曼数据，并且提供描述沿少模光纤250的温度分布的信息。在一些实施例中，接收器270可以包括光放大器。光电探测器可以配置成将光强度转换成电信号。过滤后的背散射迹线可以被光电探测器感测到，并且光电探测器可以向模数(A/D)转换器提供代表性的电信号。模数转换器可以被配置成对来自光电检测器的电信号进行采样，并且将代表性数字数据提供给信号处理器272以用于进一步处理、(例如，向用户)呈现或两者。
经频谱滤波的背散射的瑞利信号由WDM 260滤波器通过瑞利端口262引导到模式复用器240。取决于携带背散射信号的少模光纤250的模式，模式复用器240将背散射信号引导到光端口242a或一组光端口242b-242n中的另一个。在所示示例中，由于光脉冲被引导到少模光纤250的模式0(零)，因此大部分背散射的瑞利信号将通过模式0返回，因此，背散射信号将被解复用到光端口242a和单模光纤230a。
由少模光纤250的其他模式引导的剩余背散射的瑞利信号将被引导到模式复用器240的其他端口。在模式1上背散射的信号被解复用到光端口242b，并且由单模光纤230b引导到光脉冲组件201b。在模式2上背散射的信号被解复用到光端口242c，并且由单模光纤230c引导到光脉冲组件201c。在模式N上背散射的信号被解复用到光端口242n，并且由单模光纤230n引导到光脉冲组件201n。
为了分析模式0(零)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由光环行器220a引导到光端口226a，该光端口光耦合到接收器280a以进行放大、检测和数据获取。最后，信号处理器282a(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。
为了分析模式1(一)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由模式复用器240和接收器280b引导以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282b(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。为了分析模式2(二)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由模式复用器240和接收器280c引导以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282c(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。为了分析模式n上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由模式复用器240和接收器280n引导以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282n(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。
在一些实施例中，接收器280a-208n可以包括光放大器。瑞利迹线可以通过掺铒光纤放大器进行放大，并且放大迹线的放大自发辐射(ASE)噪声可以通过光纤布拉格光栅过滤掉。光电探测器可以配置成将光强度转换成电信号。过滤后的背散射迹线可以被光电探测器感测到，并且光电探测器可以向模数(A/D)转换器提供代表性的电信号。模数转换器可被配置成对来自光电检测器的电信号进行采样，并且将代表性数字数据提供给信号处理器282a-282n以用于进一步处理、(例如，向用户)呈现或两者。
图2B是示出呈使用少模光纤250的模式1传输光脉冲并接收大部分背散射的瑞利信号的配置的系统200的示例的框图。
系统200包括光脉冲组件201b。光脉冲组件201b具有类似于光脉冲组件201a的配置和用途。光脉冲组件201b的光源210b将连续波(CW)光发射到单模光纤(SMF)212b中。激光由调制器214b调制以产生光脉冲。
调制光被光放大器216b放大。放大的调制光被提供给光环行器220b的光端口222b。光环行器220b将放大的调制光提供给光端口224b，该光端口光耦合到单模光纤230b的近端232b。在一些实施例中，可以省略光放大器216b。
单模光纤230b的远端234b光耦合到模式复用器(MUX)240的光端口242b。在所示示例中，模式复用器240被配置成将光端口242b耦合到少模光纤250的模式1(一)。
经频谱滤波的背散射的瑞利信号由WDM 260滤波器通过瑞利端口262引导到模式复用器240。在所示示例中，由于光脉冲被引导到少模光纤250的模式1(一)，所以大部分背散射的瑞利信号将通过模式1返回，因此，背散射信号将被解复用到光端口242b和单模光纤230b。
为了分析模式1(一)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由光环行器220b引导到光端口226b，该光端口光耦合到接收器280b以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282b(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。
为了分析模式0(零)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由模式复用器240和接收器280a引导以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282a处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。为了分析模式2(二)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由模式复用器240接收器280c以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282c处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。为了分析模式n上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由模式复用器240和接收器280n引导以进行放大、检测和数据获取。信号处理器282n处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤250的振动位置、幅度和频率分布的信息。
图3A是示出用于远程感测振动和温度的系统300的示例的框图。在一些实现方式中，系统300可以是图1的示例系统100。
系统300包括光脉冲组件301a。光脉冲组件301a的光源310a将光发射到单模光纤(SMF)312a中。在所示示例中，光源310a是生成连续波(CW)光的窄线宽(例如1kHz)激光源。激光由调制器314a调制以产生光脉冲。
调制光被光放大器316a放大。放大的调制光被提供给光环行器320a的光端口322a。光环行器320a将放大的调制光提供给光端口324a，该光端口光耦合到单模光纤330a的近端332a。在一些实施例中，可以省略光放大器316a。
单模光纤330a的远端334a光耦合到模式复用器(MUX)340的光端口342a。模式复用器340是允许选择性地将几个标准单模光纤输入转换成少模光纤(FMF)350的各个模式的光耦合器。在所示示例中，模式复用器340被配置成将光端口342a耦合到少模光纤350的模式0(零)。
如前面段落中所讨论，在本文献中，术语“复用器”还可以包括双向模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)。在所示示例中，模式复用器340还是允许选择性地将光纤输入端处的少模光纤的各个模式转换成各个单模光纤的模式解复用器。在一些实施例中，被配置成仅执行模式复用的设备可以与被配置成仅执行模式解复用的设备协作使用。
在所示示例中，少模光纤350可以是几千米(km)长(诸如4km)，但这只是一个示例。在各种实现方式中，可以使用任何合适长度的光纤。在一些实现方式中，少模光纤350可以沿要被监测的区域串接，并且可以沿少模光纤350附近的区域监测来自来源的振动和温度。例如，少模光纤350可以延伸到建筑物、油/气井或工业场所，以感测可能由结构裂缝、油/气流动或人/机器活动产生的振动和温度。
当发射脉冲在少模光纤350内传播时，其功率的一部分被诸如瑞利散射、斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射之类的光学现象背散射。背散射光被引导到模式复用器340。取决于携带背散射信号的少模光纤350的模式，模式复用器340将背散射信号引导到光端口342a或一组光端口342b-342n中的另一个。在所示示例中，由于光脉冲被引导到少模光纤350的模式0(零)，因此大部分背散射信号将通过模式0返回，因此，背散射信号将被解复用到光端口342a和单模光纤330a。
模式0上的背散射信号由光环行器320a引导到光端口326a，该光端口光耦合到波分复用(WDM)滤波器360a，该波分复用滤波器在频谱上解析瑞利信号、斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。WDM滤波器360a分离瑞利信号、斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。瑞利信号被引导到端口362a，斯托克斯拉曼信号被引导到端口364a，而反斯托克斯拉曼信号被引导到端口366a。斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号被引导朝向接收器370a以用于光检测和数据获取。信号处理器372处理获取的拉曼数据，并且提供描述沿少模光纤350的温度分布的信息。
在一些实施例中，接收器370a可以包括光放大器。光电探测器可以配置成将光强度转换成电信号。过滤后的背散射迹线可以被光电探测器感测到，并且光电探测器可以向模数(A/D)转换器提供代表性的电信号。模数转换器可以被配置成对来自光电检测器的电信号进行采样，并且将代表性数字数据提供给信号处理器372以用于进一步处理、(例如，向用户)呈现或两者。
为了分析模式0(零)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由WDM 360a引导到接收器380a以进行放大、检测和数据获取。最后，信号处理器382a(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤350的振动位置、幅度和频率分布的信息。
在一些实施例中，接收器380a可以包括光放大器。瑞利迹线可以通过掺铒光纤放大器进行放大，并且放大迹线的放大自发辐射(ASE)噪声可以通过光纤布拉格光栅过滤掉。光电探测器可以配置成将光强度转换成电信号。过滤后的背散射迹线可以被光电探测器感测到，并且光电探测器可以向模数(A/D)转换器提供代表性的电信号。模数转换器可以被配置成对来自光电检测器的电信号进行采样，并且将代表性数字数据提供给信号处理器382a以用于进一步处理、(例如，向用户)呈现或两者。
由少模光纤350的其他模式引导的剩余背散射信号将被引导到模式复用器340的其他端口。在模式1上背散射的信号被解复用到光端口342b，并且由单模光纤330b引导到光脉冲组件301b。在模式n上背散射的信号被解复用到光端口342n，并且由单模光纤330n引导到光脉冲组件301n。
图3B是示出呈使用少模光纤350的模式1传输光脉冲并接收大部分背散射的信号的配置的系统300的示例的框图。
系统300包括光脉冲组件301b。光脉冲组件301b的光源310b将光发射到单模光纤(SMF)312b中。在所示示例中，光源310b是生成连续波(CW)光的窄线宽(例如1kHz)激光源。激光由调制器314b调制以产生光脉冲。
调制光被光放大器316b放大。放大的调制光被提供给光环行器320b的光端口322b。光环行器320b将放大的调制光提供给光端口324b，该光端口光耦合到单模光纤330b的近端332b。在一些实施例中，可以省略光放大器316b。
单模光纤330b的远端334b光耦合到模式复用器(MUX)340的光端口342b。在所示示例中，模式复用器340被配置成将光端口342b耦合到少模光纤350的模式1(一)。
如前面段落中所讨论，在本文献中，术语“复用器”还可以包括双向模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)。在所示示例中，模式复用器340还是允许选择性地将光纤输入端处的少模光纤的各个模式转换成各个单模光纤的模式解复用器。在一些实施例中，被配置成仅执行模式复用的设备可以与被配置成仅执行模式解复用的设备协作使用。
背散射光被引导到模式复用器340。取决于携带背散射信号的少模光纤350的模式，模式复用器340将背散射信号引导到光端口342b或光端口342b-342n中的另一个。在所示示例中，由于光脉冲被引导到少模光纤350的模式1(一)，因此大部分背散射信号将通过模式1返回，因此，背散射信号将被解复用到光端口342b和单模光纤330b。
模式1上的背散射信号由光环行器320b引导到光端口326b，该光端口光耦合到波分复用(WDM)滤波器360b，该波分复用滤波器在频谱上解析瑞利信号、斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。WDM滤波器360b分离瑞利信号、斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。瑞利信号被引导到端口362b，斯托克斯拉曼信号被引导到端口364b，而反斯托克斯拉曼信号被引导到端口366b。斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号被引导朝向接收器370b以用于光检测和数据获取。信号处理器372处理获取的拉曼数据，并且提供描述沿少模光纤350的温度分布的信息。
在一些实施例中，接收器370b可以包括光放大器。光电探测器可以配置成将光强度转换成电信号。过滤后的背散射迹线可以被光电探测器感测到，并且光电探测器可以向模数(A/D)转换器提供代表性的电信号。模数转换器可以被配置成对来自光电检测器的电信号进行采样，并且将代表性数字数据提供给信号处理器372以用于进一步处理、(例如，向用户)呈现或两者。
为了分析模式1(一)上的背散射的瑞利信号，瑞利信号由WDM360b引导到接收器380b以进行放大、检测和数据获取。最后，信号处理器382b(诸如计算机、示波器)处理获取的瑞利数据，并且提供描述沿少模光纤350的振动位置、幅度和频率分布的信息。
在一些实施例中，接收器380b可以包括光放大器。瑞利迹线可以通过掺铒光纤放大器进行放大，并且放大迹线的放大自发辐射(ASE)噪声可以通过光纤布拉格光栅过滤掉。光电探测器可以配置成将光强度转换成电信号。过滤后的背散射迹线可以被光电探测器检测到，并且光电探测器可以向模数(A/D)转换器提供代表性的电信号。模数转换器可以被配置成对来自光电检测器的电信号进行采样，并且将代表性数字数据提供给信号处理器382b以用于进一步处理、(例如，向用户)呈现或两者。
由少模光纤350的其他模式引导的剩余背散射信号将被引导到模式复用器340的其他端口。在模式0上背散射的信号被解复用到光端口342a，并且由单模光纤330a引导到光脉冲组件301a。在模式n上背散射的信号被解复用到光端口342n，并且由单模光纤330n引导到光脉冲组件301n。
图4是示出用于光纤振动和温度感测的过程400的示例的流程图。过程400可以例如由诸如示例系统100、示例系统200和示例系统300之类的系统来执行。
在410处，波分复用滤波器基于在沿少模光纤的第一位置处的振动频率的少模光纤的振动，从少模光纤分离出一组背散射的瑞利信号。例如，WDM 260分离从少模光纤250接收的背散射的瑞利信号。
在420处，波分复用滤波器基于在沿少模光纤的第二位置处的少模光纤的温度，从少模光纤分离出一组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。例如，WDM 260分离从少模光纤250接收的背散射的拉曼信号。
在430处，检测所分离的瑞利信号。例如，接收器280a检测瑞利信号并且将它们转换成电信号。
在440处，检测所分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。例如，接收器270检测拉曼信号并且将它们转换成电信号。
在450处，基于检测该组背散射的瑞利迹线来确定振动在少模光纤中的第一位置、振动频率和振动幅度中的至少一个。例如，信号处理器282a可以分析由接收器280a提供的信号以确定振动152的位置、振动152的频率、振动152的幅度或这些的任何适当组合。
在460处，基于检测该组背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号来确定第二位置处的少模光纤的温度。
在一些实现方式中，过程400可以包括从少模光纤解复用分离的背散射的瑞利信号，并且将解复用的瑞利信号提供给单模光纤，其中检测分离的瑞利信号还包括检测来自单模光纤的解复用的分离的瑞利信号。例如，模式复用器240可以将由WDM 260分离的瑞利信号从少模光纤250解复用到单模光纤230a、230b、……、230n，之后瑞利信号被接收器280a、280b、……、280n感测，并且由信号处理器282a、282b、……、282n处理。
在一些实现方式中，过程400还可以包括从少模光纤中解复用分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号，并将解复用的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号提供给单模光纤，其中检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号还包括检测解复用的分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。例如，模式复用器340接收来自少模光纤350的背散射的拉曼信号。模式复用器340将来自少模光纤350的背散射的拉曼信号解复用到单模光纤330a、330b、………、330n。解复用的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号由接收器370a、370b、………、370n检测，并且由信号处理器372处理。
在一些实现方式中，过程400还可以包括通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲，并且通过模式复用器将光脉冲作为预定模式注入到少模光纤中。例如，光脉冲组件201a可以将光脉冲发射到单模光纤230a中。光脉冲经由模式复用器340作为模式0被注入到少模光纤250中。
在一些实现方式中，通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲可以包括：由光源生成连续波光，由第一光调制器将连续波光转换成具有预定频率的该组光脉冲，由光放大器放大该组光脉冲，将光脉冲引导到光环行器的第一端口，并且由光环行器将光脉冲引导到与单模光纤进行光学连通的光环行器的第二端口。例如，光脉冲组件201a的光源210a可以将光发射到单模光纤212a中。激光由调制器214a调制以产生光脉冲。调制光由光放大器216a放大。放大的调制光被提供给光环行器220a的光端口222a。光环行器220a将放大的调制光提供给光端口224a，该光端口光耦合到单模光纤230a的近端232a。
在一些实现方式中，过程400还可以包括在光环行器的第二端口处接收背散射的瑞利信号，并且将背散射的瑞利信号引导到光环行器的第三端口，其中检测分离的瑞利信号还包括从第三端口接收分离的瑞利信号。例如，瑞利信号由光环行器220a引导到光端口226a，该光端口光耦合到接收器280a以进行放大、检测和数据获取。
在一些实现方式中，通过单模光纤以预定频率传输一组光脉冲可以包括子步骤。例如，第一光发射器可以通过第一单模光纤将第一组光脉冲传输到复用器的第一端口。过程400还可以包括通过第二单模光纤将第二组光脉冲传输到复用器的第二端口。例如，在图2A的示例中，光脉冲组件201a可以将光脉冲传输到端口242a，而在图2B的示例中，光脉冲组件201b可以将光脉冲传输到端口242b。
本说明书中描述的主题和功能操作的实现方式可以在数字电子电路中、在有形具体实施的计算机软件或固件中、在计算机硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构及其结构等效物，或在它们的一种或多种组合中。所描述的主题的软件实现方式可以被实现为一个或多个计算机程序，即，编码在有形非暂时性计算机可读的计算机存储介质上以供数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的一个或多个计算机程序指令模块。替代地或附加地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号中/上，例如机器生成的电信号、光信号或电磁信号，生成该信号以对信息进行编码，以便传输到合适的接收器装置以供数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备，或计算机存储介质的组合。
术语“数据处理装置”、“计算机”或“电子计算机设备”(或本领域普通技术人员所理解的等效物)是指数据处理硬件，并且包括用于处理数据的各种装置、设备和机器，包括例如可编程处理器、计算机，或多个处理器或计算机。该装置还可以是或还包括专用逻辑电路，例如中央处理单元(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在一些实现方式中，数据处理装置或专用逻辑电路(或数据处理装置或专用逻辑电路的组合)可以是基于硬件或软件的(或基于硬件和软件的组合)。该装置可以可选地包括为计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或执行环境的组合的代码。本发明设想使用具有或不具有常规操作系统的数据处理装置，例如LINUX、UNIX、WINDOWS、MAC OS、ANDROID或IOS，或任何其他合适的常规操作系统。
也可以被称为或描述为程序、软件、软件应用程序、模块、软件模块、脚本或代码的计算机程序可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释性语言，或声明性或过程性语言，并且该计算机程序可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子程序或其他适合在计算环境中使用的单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可以被存储在包含其他程序或数据的文件的一部分中，例如，存储在标记语言文档中，在专用于相关程序的单个文件中或在多个协调文件，例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件中的一个或多个脚本。计算机程序可以被部署为在一台计算机上执行，或者可以在位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的多台计算机上执行。虽然在各个图中所示的程序的部分被示为通过各种对象、方法或其他过程实现各种特征和功能的各个模块，但这些程序可以视情况改为包括多个子模块、第三方服务、组件、库等。相反，可以视情况将各个组件的特征和功能组合成单个组件。用于进行计算确定的阈值可以静态地确定、动态地确定或静态和动态地确定。
本说明书中描述的方法、过程或逻辑流程可以由一个或多个可编程计算机执行，该计算机执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。方法、过程或逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路，例如CPU、FPGA或ASIC。
适合于执行计算机程序的计算机可以基于通用或专用微处理器，两者或任何其他种类的CPU。通常，CPU将从存储器接收指令和数据，并且将其写入存储器。计算机的基本元件是用于实施或执行指令的CPU以及用于存储指令和数据的一个或多个存储设备。通常，计算机还将包括，或可操作地耦合到用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)以从其接收数据或将数据传输到这些设备或两者。然而，计算机不需要有这类设备。此外，计算机可以被嵌入到另一个设备中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器或便携式存储设备，例如通用串行总线(USB)闪存驱动器，仅举几例。
适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质(暂时性或非暂时性，视情况而定)包括所有形式的永久性/非永久性或易失性/非易失性存储器、介质和存储器设备，例如包括半导体存储设备，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、相变存储器(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存设备；磁性设备，例如磁带、磁盘、盒式磁带、内部/可移动磁盘；磁光盘；以及光存储设备，例如数字视频光盘(DVD)、CD ROM、DVD+/-R、DVD-RAM、DVD-ROM、HD-DVD和BLURAY，以及其它光存储技术。存储器可以存储各种对象或数据，包括缓存、类、框架、应用程序、模块、备份数据、作业、网页、网页模板、数据结构、数据库表、存储动态信息的存储库，以及任何其他适当的信息，包括任何参数、变量、算法、指令、规则、约束条件或对其的引用。此外，存储器可以包括任何其他适当的数据，诸如日志、策略、安全或访问数据、报告文件等。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或合并到专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的实现方式可以在具有显示设备的计算机上实现，例如，阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)或等离子监视器，用于向用户以及键盘和指示装置(例如鼠标、迹线球或触控板)显示信息，用户可以通过这些装置向计算机提供输入。也可以使用触摸屏向计算机提供输入。也可以使用其他类型的设备来提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声学、语音或触觉输入。此外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文档和从用户使用的设备接收文档来与用户交互；例如，响应于从网络浏览器接收到的请求，将网页发送到用户客户端设备上的网络浏览器。
术语“图形用户界面”或“GUI”可以单数或复数使用以描述一个或多个图形用户界面以及特定图形用户界面的每个显示器。因此，GUI可以代表任何图形用户界面，包括但不限于处理信息并将信息结果有效呈现给用户的网络浏览器、触摸屏或命令行界面(CLI)。通常，GUI可以包括一组用户界面(UI)元素，其中一些或全部与网络浏览器相关联，诸如交互字段、下拉列表和按钮。这些和其他UI元素可能与网络浏览器的功能相关或代表网络浏览器的功能。
本说明书中描述的主题的实现方式可以在计算系统中实现，该计算系统包括后端组件，例如作为数据服务器，或者包括中间件组件，例如应用服务器，或者包括前端组件，例如，具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用户可以通过它与本说明书中描述的主题的一些实现方式交互，或者包括一个或多个这样的后端组件、中间件组件或前端组件的任意组合。系统的组件可以通过任何形式或介质的有线或无线数字数据通信(或数据通信的组合)，例如通信网络进行互连。通信网络的示例包括局域网(LAN)、无线电接入网(RAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、全球微波接入互通(WIMAX)、使用例如802.11a/b/g/n或802.20(或802.11x和802.20的组合或符合本发明的其他协议)的无线局域网(WLAN)、全部或部分互联网，或位于一个或多个位置的任何其他一个或多个通信系统(或通信网络的组合)。例如，网络可以与网络地址之间的互联网协议(IP)分组、帧中继帧、异步传输模式(ATM)信元、语音、视频、数据或其他合适的信息(或通信类型的组合)通信。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离并且通常通过通信网络进行交互。客户端与服务器的关系是由于在各自的计算机上运行的计算机程序而产生的，并且彼此之间具有客户端-服务器关系。
虽然本说明书包含许多特定的实施细节，但这些不应被解释为对任何实施例或实现方式的范围或可能要求保护的范围的限制，而是对可能专用于特定实施例的特定实现方式或实现方式的特征的描述。本说明书中在单独实现方式背景下描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现方式背景下描述的各种特征也可以在多个实现方式中单独地或在任何合适的子组合中实现。此外，虽然先前描述的特征可能被描述为在某些组合中起作用，甚至最初如此要求保护，但是在一些情况下，可以从组合中去除来自要求保护的组合的一个或多个特征，并且要求保护的组合可以是针对子组合或子组合的变体。
已经描述了主题的特定实现方式。对本领域技术人员而言显而易见的是，其他实现方式、所描述的实现方式的变更和置换在所附权利要求的范围内。尽管在附图或权利要求中以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求以所示的特定顺序或按顺序执行此类操作，或者执行所有图示的操作(一些操作可被认为是可选的)，以达到期望的结果。在某些情况下，多任务或并行处理(或多任务和并行处理的组合)可能是有利的，并且在被认为适当时执行。
此外，上述实现方式中各种系统模块和组件的分离或一体化不应理解为在所有实现方式中都需要这种分离或一体化，应当理解，所描述的程序组件和系统一般可以一起一体化在单个软件产品中或打包成多个软件产品。
因此，先前描述的示例实现方式不定义或限制本发明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，其他改变、替换和变更也是可能的。
此外，任何要求保护的实现方式被认为至少适用于一种计算机实现的方法；一种存储计算机可读指令以执行计算机实现的方法的非暂时性计算机可读介质；以及一种计算机系统，包括与硬件处理器可互操作地耦合的计算机存储器，该硬件处理器被配置成执行该计算机实现的方法或存储在该非暂时性计算机可读介质上的指令。
尽管在前面的段落中已经详细描述了一些实现方式，但是其他修改也是可能的。例如，图中描绘的逻辑流程不需要所示的特定顺序或按顺序来实现期望的结果。此外，可以提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中消除步骤，并且可以向所描述的系统添加或移除其他组件。因此，其他实现方式在以下权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种远程感测方法，包括：
基于在沿少模光纤的第一位置处所述少模光纤以振动频率的振动，通过波分复用滤波器从所述少模光纤中分离出多个背散射的瑞利信号；
基于在沿所述少模光纤的第二位置处所述少模光纤的温度，由所述波分复用滤波器从所述少模光纤中分离出多个背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号；
检测分离的瑞利信号；
检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号；
基于检测多个背散射的瑞利迹线，确定所述振动在所述少模光纤中的所述第一位置、所述振动的频率和所述振动的幅度中的至少一个；以及
基于检测所述多个背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号，确定在所述第二位置处所述少模光纤的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从所述少模光纤中解复用分离的背散射的瑞利信号；以及
将解复用的瑞利信号提供给单模光纤；
其中，检测所述分离的瑞利信号还包括检测来自所述单模光纤的解复用的分离的瑞利信号。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
从所述少模光纤中解复用分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号；以及
将解复用的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号提供给所述单模光纤；
其中，检测所述分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号还包括检测解复用的分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：
通过单模光纤以预定频率传输多个光脉冲；以及
通过模式复用器将所述光脉冲作为预定模式注入所述少模光纤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过单模光纤以预定频率传输多个光脉冲包括：
由光源生成连续波光；
由第一光调制器将所述连续波光转换成具有所述预定频率的所述多个光脉冲；
由光放大器放大所述多个光脉冲；
将所述光脉冲引导到光环行器的第一端口；以及
由所述光环行器将所述光脉冲引导到与所述单模光纤进行光学连通的所述光环行器的第二端口。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
在所述光环行器的第二端口处接收所述背散射的瑞利信号；以及
将所述背散射的瑞利信号引导到所述光环行器的第三端口；
其中，检测所述分离的瑞利信号还包括从所述第三端口接收所述分离的瑞利信号。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，通过单模光纤以预定频率传输多个光脉冲包括由第一光传输器通过第一单模光纤将第一多个光脉冲传输到所述复用器的第一端口，并且所述方法还包括通过第二单模光纤将第二多个光脉冲传输到所述复用器的第二端口。
8.一种传感器系统，包括：
第一单模光纤；
具有预定长度的少模光纤；
第一光脉冲发生器，被配置成向所述单模光纤提供第一多个光脉冲；
复用器，被配置成将在第一复用器端口处从所述第一单模光纤接收的光脉冲复用到所述少模光纤；
波分复用滤波器，被配置成从所述少模光纤接收并分离背散射的瑞利信号、背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号；
解复用器，被配置成在第一解复用器端口处将背散射的瑞利信号、背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号中的至少一个从所述少模光纤解复用到所述第一单模光纤；
第一传感器，被配置成基于所述背散射的瑞利信号来确定所述少模光纤中的振动的第一位置、所述振动的频率和所述振动的幅度中的至少一个；
第二传感器，被配置成基于背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号来确定所述少模光纤中的第二位置和所述第二位置处的温度中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的传感器系统，其中，所述第一传感器被配置成在所述第一解复用器端口处从所述解复用器接收解复用的背散射的瑞利信号。
10.根据权利要求8或9所述的传感器系统，其中，所述第二传感器被配置成在所述第一解复用器端口处从所述解复用器接收解复用的背散射的斯托克斯拉曼信号和解复用的背散射的反斯托克斯拉曼信号。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的传感器系统，其中，所述第二传感器被配置成从所述波分复用滤波器接收分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和分离的背散射的反斯托克斯拉曼信号。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的传感器系统，还包括：
第二单模光纤；
第二光脉冲发生器，被配置成向所述单模光纤提供第二多个光脉冲，其中，所述复用器还被配置成将在第二复用器端口处从所述第二单模光纤接收的光脉冲复用到所述少模光纤，并且其中，所述解复用器还被配置成在第二解复用器端口处将背散射的瑞利信号、背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号中的至少一个从所述少模光纤解复用到所述第二单模光纤；
第三传感器，被配置成基于背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号来确定所述少模光纤中的第三位置和所述第三位置处的温度中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的传感器系统，其中，所述第三传感器被配置成在所述第二解复用器端口处从所述解复用器接收解复用的背散射的斯托克斯拉曼信号和解复用的背散射的反斯托克斯拉曼信号。
14.根据权利要求12或13所述的传感器系统，其中，所述第三传感器被配置成从所述波分复用滤波器接收分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和分离的背散射的反斯托克斯拉曼信号。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的传感器系统，还包括：第四传感器，被配置成基于所述背散射的瑞利信号来确定所述少模光纤中的振动的第四位置、所述振动的频率和所述振动的幅度中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的传感器系统，其中，所述第四传感器被配置成在所述第二解复用器端口处从所述解复用器接收解复用的背散射的瑞利信号。
17.一种用计算机程序编码的非暂时性计算机存储介质，所述程序包括指令，所述指令在由数据处理设备执行时使所述数据处理设备执行包括以下项的操作：
基于在沿少模光纤的第一位置处所述少模光纤以振动频率的振动，通过波分复用滤波器从所述少模光纤中分离出多个背散射的瑞利信号；
基于在沿所述少模光纤的第二位置处所述少模光纤的温度，由所述波分复用滤波器从所述少模光纤中分离出多个背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号；
检测分离的瑞利信号；
检测分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号；
基于检测多个背散射的瑞利迹线，确定所述振动在所述少模光纤中的所述第一位置、所述振动的频率和所述振动的幅度中的至少一个；以及
基于检测所述多个背散射的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号，确定在所述第二位置处所述少模光纤的所述温度。
18.根据权利要求17所述的非暂时性计算机存储介质，所述操作还包括：
从所述少模光纤中解复用分离的背散射的瑞利信号；以及
将解复用的瑞利信号提供给单模光纤；
其中，检测所述分离的瑞利信号还包括检测来自所述单模光纤的解复用的分离的瑞利信号。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机存储介质，所述操作还包括：
从所述少模光纤中解复用分离的背散射的斯托克斯拉曼信号和背散射的反斯托克斯拉曼信号；以及
将解复用的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号提供给所述单模光纤；
其中，检测所述分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号还包括检测解复用的分离的斯托克斯拉曼信号和反斯托克斯拉曼信号。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的非暂时性计算机存储介质，所述操作还包括：
通过单模光纤以预定频率传输多个光脉冲；以及
通过模式复用器将所述光脉冲作为预定模式注入所述少模光纤。
21.根据权利要求20所述的非暂时性计算机存储介质，其中，通过单模光纤以预定频率传输多个光脉冲包括：
由光源生成连续波光；
由第一光调制器将所述连续波光转换成具有所述预定频率的所述多个光脉冲；
由光放大器放大所述多个光脉冲；
将所述光脉冲引导到光环行器的第一端口；以及
由所述光环行器将所述光脉冲引导到与所述单模光纤进行光学连通的所述光环行器的第二端口。
22.根据权利要求21所述的非暂时性计算机存储介质，所述操作还包括：
在所述光环行器的第二端口处接收所述背散射的瑞利信号；以及
将所述背散射的瑞利信号引导到所述光环行器的第三端口；
其中，检测所述分离的瑞利信号还包括从所述第三端口接收所述分离的瑞利信号。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的非暂时性计算机存储介质，其中，通过单模光纤以预定频率传输多个光脉冲包括由第一光传输器通过第一单模光纤将第一多个光脉冲传输到所述复用器的第一端口，并且所述方法还包括通过第二单模光纤将第二多个光脉冲传输到所述复用器的第二端口。
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