CN117029999B - 基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法 - Google Patents

基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法 Download PDF

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CN117029999B CN202311293472.6A CN202311293472A CN117029999B CN 117029999 B CN117029999 B CN 117029999B CN 202311293472 A CN202311293472 A CN 202311293472A CN 117029999 B CN117029999 B CN 117029999B
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Abstract

本申请实施例提供一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法,涉及分布式光纤声波传感技术领域,包括发射激光脉冲;对激光脉冲进行调制形成调制激光;将所述调制激光输出至传感光纤;采集传感光纤内的瑞利散射信号;对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息;将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差得到解调信息。通过本申请实施例的设置,提供了一种能够得到较高空间分辨率解调信息的分布式声波传感测量方法。

Description

基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法
技术领域
本申请涉及分布式光纤声波传感技术领域,尤其涉及一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法。
背景技术
由于光纤具有很强的抗电磁干扰、良好的电绝缘性以及传光特性,近年来,利用光纤作为敏感元件和信号传输介质的分布式传感系统在国防、军事、民用设施等方面越来越受到人们的广泛关注。
相关技术中,其中,分布式传感系统包括分布式声波传感系统、分布式温度传感系统等,以分布式声波传感系统为例,分布式声波传感系统包括激光器、声光调制器和传感光纤,其工作原理为:激光器发出激光脉冲,激光脉冲在声光调制器内调制成特定脉宽后传输至传感光纤,传感光纤内反射回来携带传感光纤中振动信号的瑞利散射光输出至处理装置,瑞利散射光在处理装置中进行解调得到传感光纤内振动信号的解调信息。
然而,对于同一个声光调制器,其能够产生的脉宽大小的范围固定,如声光调制器的脉宽范围在50ns至60ns,那么,该声光调制器无法产生更小的脉宽范围,从而导致分布式声波传感系统所测量的振动信号的解调信息高空间分辨率较低。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法,以解决相关技术中,分布式声波传感系统所测量的振动信号的解调信息高空间分辨率较低的技术问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,包括:
发射激光脉冲;
对激光脉冲进行调制形成调制激光,其中,调制激光包括具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,第二脉宽的脉冲宽度大于第一脉宽的脉冲宽度,且第二脉宽的脉冲宽度与第一脉宽的脉冲宽度的差值小于第一脉宽的脉冲宽度;
将调制激光输出至传感光纤;
采集传感光纤内的瑞利散射信号,其中,瑞利散射信号包括第一瑞利散射信号和第二瑞利散射信号,第一瑞利散射信号为第一调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号,第二瑞利散射信号为第二调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号;
对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,其中,基础解调信息包括第一基础解调信息和第二基础解调信息,第一基础解调信息为对第一瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息,第二基础解调信息为对第二瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息;
将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差得到解调信息。
在一种可行的实现方式中,第一脉宽和第二脉宽间隔设置,任意两个相邻的第一脉宽和第二脉宽之间的时间间隔相同。
在一种可行的实现方式中,对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,包括以下步骤:
对第一瑞利散射信号进行解调得到第一基础解调信息;
对第二瑞利散射信号进行解调得到第二基础解调信息。
在一种可行的实现方式中,在将调制激光输出至传感光纤的步骤之后,还包括以下步骤:
对传感光纤上的压电陶瓷施加振动信号。
第二方面,本申请实施例提供的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,分布式声波传感系统包括激光器、声光调制器、传感光纤、解调器和控制器;
激光器被配置为发射激光脉冲;
声光调制器的输入端和激光器的输出端连接,声光调制器被配置为对激光脉冲进行调制形成调制激光,其中,调制激光包括具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,第二脉宽的脉冲宽度大于第一脉宽的脉冲宽度,且第二脉宽的脉冲宽度与第一脉宽的脉冲宽度的差值小于第一脉宽的脉冲宽度;
传感光纤的输入输出端和声光调制器的输出端连接,传感光纤的输入输出端被配置为接收声光调制器输出的调制激光,并输出所述传感光纤内的瑞利散射光;
解调器的输入端和传感光纤的输入输出端连接,解调器被配置为采集传感光纤内的瑞利散射信号,其中,瑞利散射信号包括第一瑞利散射信号和第二瑞利散射信号,第一瑞利散射信号为第一调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号,第二瑞利散射信号为第二调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号;
解调器还被配置为对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,其中,基础解调信息包括第一基础解调信息和第二基础解调信息,第一基础解调信息为对第一瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息,第二基础解调信息为对第二瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息;
控制器的输入端和解调器的输出端连接,控制器被配置为将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差得到解调信息。
在一种可行的实现方式中,分布式声波传感系统还包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器;
第一光纤耦合器的输入端和激光器的输出端连接,第一光纤耦合器的第一输出端和传感光纤的输入输出端连接;
第二光纤耦合器的第一输入端和第一光纤耦合器的第二输出端连接,第二光纤耦合器的第二输入端和传感光纤的输入输出端连接,第二光纤耦合器的输出端和解调器连接。
在一种可行的实现方式中,分布式声波传感系统还包括第一光纤放大器和第二光纤放大器;
第一光纤放大器的输入端和声光调制器的输出端连接,第一光纤放大器的输出端和传感光纤的输入输出端连接;
第二光纤放大器的输入端和传感光纤的输入输出端连接,第二光纤放大器的输出端和第二光纤耦合器的第二输入端连接。
在一种可行的实现方式中,分布式声波传感系统还包括环形器,环形器的输入端和第一光纤放大器的输出端连接,环形器的第一输出端和环形器的第二输出端均和传感光纤的输入输出端连接。
第一方面,本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,本申请实施例通过对激光脉冲进行调制形成具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,第一调制激光在传感光纤内和振动信号相互干涉形成第一瑞利散射信号,第二调制激光在传感光纤内和振动信号相互干涉形成第二瑞利散射信号,对第一瑞利散射信号进行解调得到第一基础解调信息,对第二瑞利散射信号进行解调得到第二基础解调信息,对第一基础解调信息和第二基础解调信息作差即可得到解调信息,所得到的解调信息,为具有第一脉宽的第一调制激光所得到的解调信号,和具有第二脉宽的第二调制激光所得到的解调信息,即为,第一调制激光和第二调制激光作差所得到的脉冲宽度较小的调制激光所形成的解调信息,从而使得解调信息的空间分辨率较高。通过本申请实施例的设置,提供了一种能够得到较高空间分辨率解调信息的分布式声波传感测量方法。
第二方面,本申请实施例还提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,该传感系统具有上述第一方面的分布式声波传感测量方法的全部有益效果,在此不再赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本申请一实施例提供的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统的结构示意图;
图2是本申请一实施例提供的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法的实施步骤图;
图3是第一调制激光和第二调制激光的脉宽示意图一;
图4是第一调制激光和第二调制激光的脉宽示意图二;
图5是第一调制激光和第二调制激光的脉宽差值示意图;
图6是空间分辨率为5m的时间距离域图像;
图7是空间分辨率为5.4m的时间距离域图像;
图8是空间分辨率为0.4m的时间距离域图像。
附图标记说明:
100-激光器;200-光纤隔离器;310-第一光纤耦合器;400-声光调制器;510-第一光纤放大器;600-环形器;700-传感光纤;520-第二光纤放大器;320-第二光纤耦合器;800-解调器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
由于光纤具有很强的抗电磁干扰、良好的电绝缘性以及传光特性,近年来,利用光纤作为敏感元件和信号传输介质的分布式传感系统在国防、军事、民用设施等方面越来越受到人们的广泛关注。
相关技术中,其中,分布式传感系统包括分布式声波传感系统、分布式温度传感系统等,以分布式声波传感系统为例,分布式声波传感系统包括激光器、声光调制器和传感光纤,其工作原理为:激光器发出激光脉冲,激光脉冲在声光调制器内调制成特定脉宽后传输至传感光纤,传感光纤内反射回来携带传感光纤中振动信号的瑞利散射光输出至处理装置,瑞利散射光在处理装置中进行解调得到传感光纤内振动信号的解调信息。
然而,对于同一个声光调制器,其能够产生的脉宽大小的范围固定,如声光调制器的脉宽范围在50ns至60ns,那么,该声光调制器无法产生更小的脉宽范围,从而导致分布式声波传感系统所测量的振动信号的解调信息高空间分辨率较低。
因此,本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统及测量方法,以解决相关技术中分布式声波传感系统所测量的振动信号的解调信息高空间分辨率较低的技术问题。
图1是本申请一实施例提供的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统的结构示意图。
在一些示例中,参照图1,分布式声波传感系统包括激光器100、声光调制器400、传感光纤700、解调器800和控制器,激光器100的输出端和声光调制器400的输入端连接,声光调制器400的输出端和解调器800的输入端均和传感光纤700的输入输出端连接,解调器800的输出端和控制器的输入端连接。
示例性的,在采用上述实施例中的分布式声波传感系统进行测量时,测量过程为:激光器100发射激光脉冲,激光脉冲经由激光器100的输出端、声光调制器400的输入端进入至声光调制器400调制形成调制激光,调制激光由声光调制器400的输出端、传感光纤700的输入输出端输出至传感光纤700,调制激光在传感光纤700内和传感光纤700内的振动信号相互干涉产生瑞利散射信号,瑞利散射信号经由传感光纤700的输入输出端、解调器800的输入端进入至解调器800进行解调得到基础解调信号,基础解调信息再依次经由解调器800的输出端、控制器的输入端进入至控制器进行处理,从而得到具有较高空间分辨率的解调信息。
图2是本申请一实施例提供的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法的实施步骤图。
第一方面,本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,参照图2,包括以下步骤:
S1:发射激光脉冲;
激光器100被配置为发射激光脉冲。
需要说明的是激光器100作为相干光源,激光器100所发射的激光脉冲的相干长度大于传感光纤700的长度。
S2:对激光脉冲进行调制形成调制激光,其中,调制激光包括具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,第二脉宽的脉冲宽度大于第一脉宽的脉冲宽度,且第二脉宽的脉冲宽度与第一脉宽的脉冲宽度的差值小于第一脉宽的脉冲宽度。
声光调制器400被配置为对激光脉冲进行调制形成调制激光。
示例性的,声光调制器400设置有信号发生器,信号发生器的输出端和声光调制器400的调制端连接,信号发生器被配置为编写脉冲序列。
图3是第一调制激光和第二调制激光的脉宽示意图一;图4是第一调制激光和第二调制激光的脉宽示意图二;图5是第一调制激光和第二调制激光的脉宽差值示意图;
参照图3和图4,信号发生器编写具有第一脉宽τ1和具有第二脉宽τ2的脉冲序列,其中,第一脉宽τ1为线段A,第二脉宽τ2为线段B。其中,第一脉宽τ1和第二脉宽τ2间隔设置,且相邻的第一脉宽τ1和第二脉宽τ2之间的时间间隔始终为T。参照图3,输出至传感光纤700内的脉宽即为τ2-τ1,其中,脉宽τ2-τ1用线段C表示。需要说明的是,第一脉宽τ1和第二脉宽τ2的脉冲宽度不同。
S3:将调制激光输出至传感光纤700;
声光调制器400将调制激光输出中传感光纤700。
进一步的,对传感光纤700上的压电陶瓷施加振动信号。
S4:采集传感光纤700内的瑞利散射信号,其中,瑞利散射信号包括第一瑞利散射信号和第二瑞利散射信号,第一瑞利散射信号为第一调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号,第二瑞利散射信号为第二调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号;
解调器800采集传感光纤700内的瑞利散射信号。
传感光纤700内的具有第一脉宽的第一调制激光和振动信号相互干涉产生第一瑞利散射信号,传感光纤700内的具有第二脉宽的第二调制激光和振动信号相互干涉产生第二瑞利散射信号。
需要说明的是,解调器800包括调制解调器800和平衡探测器,平衡探测器的输入端和传感光纤700的输入输出端连接,平衡探测器的输出端和调制解调器800的输入端连接,调制解调器800的输出端和控制器连接。
平衡探测器被配置为接收瑞利散射信号,并将瑞利散射信号由光信号转换成电信号。
S5:对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,其中,基础解调信息包括第一基础解调信息和第二基础解调信息,第一基础解调信息为对第一瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息,第二基础解调信息为对第二瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息;
解调器800对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息。即解调器800对第一瑞利散射信号进行解调得到第一基础解调信息,解调器800对第二瑞利散射信号进行解调得到第二基础解调信息。
S6:将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差得到解调信息。
控制器将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差得到解调信息。
需要说明的是,将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差所得到的解调信息为具有较小脉宽的调制激光最终所形成的解调信息,该信息具有较高的空间分辨率。
需要说明的是,在分布式声波传感系统中,空间分辨率是评价分布式声波传感系统的关键参数,其中,空间分辨率和脉冲宽度的关系式为:
在上式中,是空间分辨率,c是光速,ne是光纤折射率,τp是脉冲宽度。
从上式中可以看出,空间分辨率和脉冲宽度成正比关系,当脉冲宽度的数值越大时,空间分辨率的数值越大,空间分辨率越低;当脉冲宽度的数值越小时,空间分辨率的数值越小,空间分辨率越高。
图6是空间分辨率为5m的时间距离域图像;图7是空间分辨率为5.4m的时间距离域图像;图8是空间分辨率为0.4m的时间距离域图像。
需要说明的是,图6至图8均是采用本申请实施例提供的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法所测量的振动信号的解调信息对应的二维图像。其中,图6中图像M表示解调器800对第一瑞利散射信号进行解调所得到的分辨率为5m的第一基础解调信息对应的时间距离域图像,图7中图像N表示解调器800对第二瑞利散射信号进行解调所得到的分辨率为5.4m的第二基础解调信息对应的时间距离域图像,图8中图像W表示对第一基础解调信息和第二基础解调信息作差后所得到的分辨率为0.4m的解调信息对应的时间距离域图像。也就是说,通过采用本申请实施例提供的基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,可以得到更高的空间分辨率。
本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,本申请实施例通过对激光脉冲进行调制形成具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,第一调制激光在传感光纤700内和振动信号相互干涉形成第一瑞利散射信号,第二调制激光在传感光纤700内和振动信号相互干涉形成第二瑞利散射信号,对第一瑞利散射信号进行解调得到第一基础解调信息,对第二瑞利散射信号进行解调得到第二基础解调信息,对第一基础解调信息和第二基础解调信息作差即可得到解调信息,所得到的解调信息,为具有第一脉宽的第一调制激光所得到的解调信号,和具有第二脉宽的第二调制激光所得到的解调信息,即为,第一调制激光和第二调制激光作差所得到的脉冲宽度较小的调制激光所形成的解调信息,从而使得解调信息的空间分辨率较高。通过本申请实施例的设置,提供了一种能够得到较高空间分辨率解调信息的分布式声波传感测量方法。
第二方面,参照图1,本申请实施例提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,分布式声波传感系统包括激光器100、声光调制器400、传感光纤700、解调器800和控制器;
激光器100被配置为发射激光脉冲;
声光调制器400的输入端和激光器100的输出端连接,声光调制器400被配置为对激光脉冲进行调制形成调制激光,其中,调制激光包括具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,第一脉宽的脉冲宽度和第二脉宽的脉冲宽度不同;
传感光纤700的输入输出端和声光调制器400的输出端连接,传感光纤700的输入输出端被配置为接收声光调制器400输出的调制激光,并输出传感光纤内的瑞利散射光;
解调器800的输入端和传感光纤700的输入输出端连接,解调器800被配置为采集传感光纤700内的瑞利散射信号,其中,瑞利散射信号包括第一瑞利散射信号和第二瑞利散射信号,第一瑞利散射信号为第一调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号,第二瑞利散射信号为第二调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号;
解调器800还被配置为对瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,其中,基础解调信息包括第一基础解调信息和第二基础解调信息,第一基础解调信息为对第一瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息,第二基础解调信息为对第二瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息;
控制器的输入端和解调器800的输出端连接,控制器被配置为将第一基础解调信息和第二基础解调信息作差得到解调信息。
第二方面,本申请实施例还提供了一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,该传感系统具有上述第一方面的分布式声波传感测量方法的全部有益效果,在此不再赘述。
在一些示例中,分布式声波传感系统还包括第一光纤耦合器310和第二光纤耦合器320;
第一光纤耦合器310的输入端和激光器100的输出端连接,第一光纤耦合器310的第一输出端和传感光纤700的输入输出端连接;
第二光纤耦合器320的第一输入端和第一光纤耦合器310的第二输出端连接,第二光纤耦合器320的第二输入端和传感光纤700的输入输出端连接,第二光纤耦合器320的输出端和解调器800连接。
需要说明的是第一光纤耦合器310被配置为提供激光脉冲的输入并将经由第一光纤耦合器310的脉冲激光分成参考光和信号光,其中,信号光进入至声光调制器400调制形成调制激光,参考光输入至第二光纤耦合器320的第一输入端。
第二光纤耦合器320被配置为提供参考光的输入以及传感光纤700内瑞利散射光的输入,在第二光纤耦合器320内将参考光和传感光纤700输入的瑞利散射光进行拍频干涉后,输出至解调器800。
示例性的,分布式声波传感系统还包括第一光纤放大器510和第二光纤放大器520;
第一光纤放大器510的输入端和声光调制器400的输出端连接,第一光纤放大器510的输出端和传感光纤700的输入输出端连接;
第二光纤放大器520的输入端和传感光纤700的输入输出端连接,第二光纤放大器520的输出端和第二光纤耦合器320的第二输入端连接。
需要说明的是,第一光纤放大器510和第二光纤放大器520均可以采用掺铒光纤放大器。
本申请实施例通过第一光纤放大器510的设置,能够对调制激光进行放大以获得合适峰值功率,从而避免调制激光在传感光纤700中产生非线性效应。本申请实施例通过第二光纤放大器520的设置,能够对传感光纤700中的瑞利散射光进行放大,以便于解调器800对瑞利散射光进行解调。
示例性的,分布式声波传感系统还包括环形器600,环形器600的输入端和第一光纤放大器510的输出端连接,环形器600的第一输出端和环形器的第二输出端均和传感光纤700的输入输出端连接。
需要说明的是,环形器600被配置为将来自第一光纤放大器510的调制激光耦合进入至传感光纤700,且将传感光纤700内的瑞利散射光耦合进入至第二光纤放大器520。
在其他的一些示例中,分布式声波传感系统还包括光纤隔离器200,光纤隔离器200的输入端和激光器100的输出端连接,光纤隔离器200的输出端和第一光纤耦合器310的输入端连接,光纤隔离器200的设置,能够避免光纤隔离器200后端的激光脉冲返回至激光器100,从而对激光器100起到了一定的保护作用。
容易理解的是,本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上,可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例,这些实施例均没有超出本申请的保护范围。
以上的具体实施方式,对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已,并不用于限定本申请实施例的保护范围,凡在本申请实施例的技术方案的基础之上,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,其特征在于,包括:
发射激光脉冲;
对所述激光脉冲进行调制形成调制激光,其中,所述调制激光包括具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,所述第二脉宽的脉冲宽度大于所述第一脉宽的脉冲宽度,且所述第二脉宽的脉冲宽度与所述第一脉宽的脉冲宽度的差值小于所述第一脉宽的脉冲宽度;其中,所述第一脉宽和所述第二脉宽间隔设置,任意两个相邻的所述第一脉宽和所述第二脉宽之间的时间间隔相同;
将所述调制激光输出至传感光纤;
采集传感光纤内的瑞利散射信号,其中,所述瑞利散射信号包括第一瑞利散射信号和第二瑞利散射信号,所述第一瑞利散射信号为所述第一调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号,所述第二瑞利散射信号为所述第二调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号;
对所述瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,其中,所述基础解调信息包括第一基础解调信息和第二基础解调信息,所述第一基础解调信息为对所述第一瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息,所述第二基础解调信息为对所述第二瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息;其中,所述对所述瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,包括以下步骤:对所述第一瑞利散射信号进行解调得到所述第一基础解调信息;对所述第二瑞利散射信号进行解调得到所述第二基础解调信息;
将所述第一基础解调信息和所述第二基础解调信息作差得到解调信息。
2.根据权利要求1所述的基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,其特征在于,所述在将所述调制激光输出至传感光纤的步骤之后,还包括以下步骤:
对所述传感光纤上的压电陶瓷施加振动信号。
3.一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,其特征在于,应用于权利要求1或2任一项所述的一种基于脉冲调制技术的分布式声波传感测量方法,所述分布式声波传感系统包括激光器、声光调制器、传感光纤、解调器和控制器;
所述激光器被配置为发射激光脉冲;
所述声光调制器的输入端和所述激光器的输出端连接,所述声光调制器被配置为对激光脉冲进行调制形成调制激光,其中,所述调制激光包括具有第一脉宽的第一调制激光和具有第二脉宽的第二调制激光,所述第二脉宽的脉冲宽度大于所述第一脉宽的脉冲宽度,且所述第二脉宽的脉冲宽度与所述第一脉宽的脉冲宽度的差值小于所述第一脉宽的脉冲宽度;其中,所述第一脉宽和所述第二脉宽间隔设置,任意两个相邻的所述第一脉宽和所述第二脉宽之间的时间间隔相同;
所述传感光纤的输入输出端和所述声光调制器的输出端连接,所述传感光纤的输入输出端被配置为接收所述声光调制器输出的调制激光,并输出所述传感光纤内的瑞利散射光;
所述解调器的输入端和所述传感光纤的输入输出端连接,所述解调器被配置为采集传所述感光纤内的瑞利散射信号,其中,所述瑞利散射信号包括第一瑞利散射信号和第二瑞利散射信号,所述第一瑞利散射信号为所述第一调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号,所述第二瑞利散射信号为所述第二调制激光和振动信号相互干涉所产生的信号;
所述解调器还被配置为对所述瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,其中,所述基础解调信息包括第一基础解调信息和第二基础解调信息,所述第一基础解调信息为对所述第一瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息,所述第二基础解调信息为对所述第二瑞利散射信号进行解调所得到的解调信息;其中,所述对所述瑞利散射信号进行解调得到基础解调信息,包括以下步骤:对所述第一瑞利散射信号进行解调得到所述第一基础解调信息;对所述第二瑞利散射信号进行解调得到所述第二基础解调信息;
所述控制器的输入端和所述解调器的输出端连接,所述控制器被配置为将所述第一基础解调信息和所述第二基础解调信息作差得到解调信息。
4.根据权利要求3所述的基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,其特征在于,所述分布式声波传感系统还包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器;
所述第一光纤耦合器的输入端和所述激光器的输出端连接,所述第一光纤耦合器的第一输出端和所述传感光纤的输入输出端连接;
所述第二光纤耦合器的第一输入端和所述第一光纤耦合器的第二输出端连接,所述第二光纤耦合器的第二输入端和所述传感光纤的输入输出端连接,所述第二光纤耦合器的输出端和所述解调器连接。
5.根据权利要求4所述的基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,其特征在于,所述分布式声波传感系统还包括第一光纤放大器和第二光纤放大器;
所述第一光纤放大器的输入端和所述声光调制器的输出端连接,所述第一光纤放大器的输出端和所述传感光纤的输入输出端连接;
所述第二光纤放大器的输入端和所述传感光纤的输入输出端连接,所述第二光纤放大器的输出端和所述第二光纤耦合器的第二输入端连接。
6.根据权利要求5所述的基于脉冲调制技术的分布式声波传感系统,其特征在于,所述分布式声波传感系统还包括环形器,所述环形器的输入端和所述第一光纤放大器的输出端连接,所述环形器的第一输出端和所述环形器的第二输出端均和所述传感光纤的输入输出端连接。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103411660A (zh) * 2013-08-29 2013-11-27 山东省科学院激光研究所 光纤分布式声波监测系统
CN108981767A (zh) * 2018-08-17 2018-12-11 山东省科学院激光研究所 光纤分布式监测系统及方法
CN109596205A (zh) * 2018-12-21 2019-04-09 电子科技大学 一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法
CN114485905A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 厦门大学 一种基于不同脉宽光信号的分布式光纤振动与应变传感方法
WO2022217843A1 (zh) * 2021-04-12 2022-10-20 武汉理工大学 三脉冲错位干涉的光栅增强型分布式振动解调系统及方法
CN115326186A (zh) * 2022-05-30 2022-11-11 南方科技大学 基于相移双脉冲探测技术的ф-otdr系统及其解调方法
CN116380140A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 山东省科学院激光研究所 基于均值滤波技术的分布式声波传感系统及其测量方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6342019B2 (ja) * 2015-01-21 2018-06-13 ニューブレクス株式会社 分布型光ファイバ音波検出装置
US10461850B2 (en) * 2016-01-05 2019-10-29 Shanghai Jiaotong University Frequency synthesis-based optical frequency domain reflectometry method and system
CN110031082B (zh) * 2019-05-10 2021-06-18 山东省科学院激光研究所 分布式光纤振动监测系统事件定位方法、装置及应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103411660A (zh) * 2013-08-29 2013-11-27 山东省科学院激光研究所 光纤分布式声波监测系统
CN108981767A (zh) * 2018-08-17 2018-12-11 山东省科学院激光研究所 光纤分布式监测系统及方法
CN109596205A (zh) * 2018-12-21 2019-04-09 电子科技大学 一种基于延时光纤的双脉冲光纤振动传感方法
WO2022217843A1 (zh) * 2021-04-12 2022-10-20 武汉理工大学 三脉冲错位干涉的光栅增强型分布式振动解调系统及方法
CN114485905A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 厦门大学 一种基于不同脉宽光信号的分布式光纤振动与应变传感方法
CN115326186A (zh) * 2022-05-30 2022-11-11 南方科技大学 基于相移双脉冲探测技术的ф-otdr系统及其解调方法
CN116380140A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 山东省科学院激光研究所 基于均值滤波技术的分布式声波传感系统及其测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
All Fiber Distributed Vibration Sensing Using Modulated Time-Difference Pulses;He, Qian;IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS;全文 *
基于相干瑞利散射的分布式光纤声波传感技术;蔡海文;叶青;王照勇;卢斌;;激光与光电子学进展(05);全文 *

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