CN205403940U - 一种利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，该装置的激光模块连接耦合器的输入端，所述耦合器的一个输出端连接长光纤，所述长光纤末端连接波分复用模块，所述波分复用模块经过声光调制器连接环行器的输入端，所述环行器的输出端连接传感光纤的一端，所述环行器的返回端经过光纤布拉格光栅连接数据采集模块的输入端，所述数据采集模块输出端连接数据处理模块，所述耦合器的另一个输出端经过衰减器与所述传感光纤的另一端相连接。本实用新型利用一个激光器，既产生传感所需信号激光，也进入传感光纤用于分布式拉曼放大微弱的瑞利散射光，有效延长探测距离和增大探测灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型涉及分布式光纤振动传感领域，尤其涉及一种利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置。
背景技术
光纤传感是20世纪70年代伴随着光纤通信技术的发展而迅速发展起来的,以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。在实时监控方面，基于光纤传感的大范围长距离监控系统，可用于大型工程现场以及重大政治、经济、军事基地的周界安防。因此，研究分布式光纤传感定位系统是一个非常有应用前景和实际意义的课题。
现有的分布式光纤实时振动传感定位系统的工作原理为：窄线宽激光器连续不断地向传感光纤中发射脉冲光，激光在光纤中传输会产生瑞利散射光，瑞利散射光会发生干涉，通过相关仪器对干涉的后向瑞利散射光进行数据采集，然后再将数据送往数据处理器模块进行处理计算，最终得出振动信息。
瑞利散射光比较微弱，是限制光纤探测距离的主要因素。现有方法多采用EDFA光放大器对微弱光进行放大，而我们使用EDFA放大散射光的过程中，有如下缺点：1.如果放大倍数过大，则在近端会产生受激拉曼散射或者受激布里渊散射，影响光纤振动传感；2.如果放大倍数过低，则在远端的光信号过于微弱，探测误差较大；3.EDFA放大散射光时，本身就带有ASE噪声，会削弱光在远端传感光纤的相干性，无法有效延长探测距离。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是实现一种利用一个激光器，既产生传感所需信号激光，也进入传感光纤用于分布式拉曼放大微弱的瑞利散射光，有效延长探测距离和增大探测灵敏度的分布式光纤振动传感装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，该装置的激光模块连接耦合器的输入端，所述耦合器的一个输出端连接长光纤，所述长光纤末端连接波分复用模块，所述波分复用模块经过声光调制器连接环行器的输入端，所述环行器的输出端连接传感光纤的一端，所述环行器的返回端经过光纤布拉格光栅连接数据采集模块的输入端，所述数据采集模块输出端连接数据处理模块，所述耦合器的另一个输出端经过衰减器与所述传感光纤的另一端相连接。
所述的激光模块为大功率激光模块，由窄线宽激光器、EDFA、光隔离器封装而成，所述激光模块发射的激光波长为1550nm。
所述的波分复用模块的输出端输出波长为1660±20nm。
所述的数据采集模块由光电探测器和数据采集卡封装而成。
所述的光纤布拉格光栅反射中心波长为1550nm。
本实用新型的优点在于：
1、本实用新型利用受激拉曼散射，大功率激光模块既用于产生传感所需激光，也进入传感光纤用于分布式拉曼放大微弱的瑞利散射光，有效延长探测距离和增大探测灵敏度；
2、由于传感光纤中用于振动传感的瑞利散射光最初是由大功率激光模块受激拉曼散射产生的，所以利用大功率激光模块发射的激光对其进行拉曼放大具有很高的效率。
附图说明
下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置的结构示意图；
上述图中的标记均为：1、激光模块；2、耦合器；3、长光纤；4、波分复用模块；5、声光调制器；6、环行器；7、传感光纤；8、衰减器；9、光纤布拉格光栅；10、数据采集模块；11、数据处理模块。
具体实施方式
本实用新型为一种利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置。利用一个激光器，既产生传感所需信号激光，也进入传感光纤7用于分布式拉曼放大微弱的瑞利散射光，有效延长探测距离和增大探测灵敏度。
如图1所示，利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置的激光模块1连接耦合器2，耦合器2的一个输出端连接长光纤3(常规光纤，长仅指代距离较长)，所述长光纤3末端连接波分复用模块4(WDM)，波分复用模块4(WDM)经过声光调制器5(AOM)连接环行器6的输入端，环行器6的输出端连接传感光纤7，环行器66的返回端经过光纤布拉格光栅9(FBG)连接数据采集模块10输入端，数据采集模块10输出端连接数据处理模块11，与大功率激光模块1连接的耦合器2的另一个输出端经过衰减器8与传感光纤7的另一端相连。
为近一步提高分布式光纤振动传感装置的工作效率和可靠性，激光模块1为大功率激光模块，由窄线宽激光器、EDFA、光隔离器封装而成，所述激光模块1发射的激光波长为1550nm。波分复用模块4的输出端输出波长为1660±20nm，数据采集模块10由光电探测器和数据采集卡封装而成，光纤布拉格光栅9反射中心波长为1550nm。
工作原理如下：激光模块1发出大功率激光，经耦合器2后，一束进入长光纤3，产生受激拉曼散射，WDM将受激拉曼散射光滤出，经过AOM调制成脉冲光进入传感光纤7，产生的后向瑞利散射光用于振动传感。经过耦合器2的另一束激光经过衰减器8衰减后，进入传感光纤7，对上述的后向瑞利散射光进行分布式拉曼放大。最终，经过拉曼放大的后向瑞利散射光经过FBG滤光后被数据采集模块10采集，采集到的数据送往数据处理模块11分析，得出传感光纤7周围的振动信息。
分布式光纤振动传感装置具体的控制方法：
步骤1、调节大功率激光模块1的输出功率，使WDM输出端测得的光功率达到实验需要的功率。
步骤2、调节衰减器8，使其输出端进入传感光纤7的功率达到实验需要的功率。
步骤3、调节AOM参数，使其输出的脉冲光满足实验需要。
步骤4、数据采集模块10采集FBG末端的数据，送入数据处理模块11得到传感光纤7周围振动信息。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：该装置的激光模块连接耦合器的输入端，所述耦合器的一个输出端连接长光纤，所述长光纤末端连接波分复用模块，所述波分复用模块经过声光调制器连接环行器的输入端，所述环行器的输出端连接传感光纤的一端，所述环行器的返回端经过光纤布拉格光栅连接数据采集模块的输入端，所述数据采集模块输出端连接数据处理模块，所述耦合器的另一个输出端经过衰减器与所述传感光纤的另一端相连接。
2.根据权利要求1所述的利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述的激光模块为大功率激光模块，由窄线宽激光器、EDFA、光隔离器封装而成，所述激光模块发射的激光波长为1550nm。
3.根据权利要求1或2所述的利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述的波分复用模块的输出端输出波长为1660±20nm。
4.根据权利要求3所述的利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述的数据采集模块由光电探测器和数据采集卡封装而成。
5.根据权利要求1所述的利用受激拉曼散射的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述的光纤布拉格光栅反射中心波长为1550nm。
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