CN208653669U - 一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统 - Google Patents
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Abstract
一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，包括脉分布式反馈半导体激光器（DFB‑LD）、驱动电源、脉冲调制器、第一EDFA放大器构成、第一光纤耦合器、第一光纤环形器、测量光纤、第二光纤耦合器、第二光纤环形器、参考光纤、恒温隔震室、光接口、第二EDFA放大器、光电探测器、BOTDR系统，上位机；本实用新型主要解决了基于布里渊散射的分布式光纤传感系统结构复杂，对环境的稳定性过高的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤传感系统，具体涉及一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统。
背景技术
分布式光纤传感技术是近年来发展起来的一种新兴传感技术，按传感机理可分为瑞利散射传感式、拉曼散射传感式、布里渊散射传感式等，其中，基于瑞利散射的分布式光纤传感技术其使用的光纤相比普通光纤来说，使用寿命较短，且工作性能不如普通光纤稳定，而且这种光线的安装和使用比较繁琐，相比固定光纤来说，测量范围过窄；基于拉曼散射的分布式光纤传感技术相比基于瑞利散射的分布式光纤传感技术，其系统的测量效率高，但同样存在测量区间过窄的问题；基于布里渊散射的分布式光纤传感技术相比前两种探测系统，其对光纤的要求不高，采用普通的通信光纤就可完成测量，而且能够做到对光线上的每一个点的信息都能实时的监控，是真正的全分布式参数测量系统，由于布里渊频移这个参数的存在，使得对目标参数的测量不再单一化，不必完全依赖于光强的检测，系统的稳定性和精度也相对较高；目前基于布里渊散射的分布式光纤传感系统，存在系统结构复杂，对环境稳定性过高等问题。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，主要解决基于布里渊散射的分布式光纤传感系统结构复杂，对环境的稳定性过高的要求。
本实用新型所采用的技术方案是：一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，包括脉分布式反馈半导体激光器（DFB-LD）、驱动电源、脉冲调制器、第一EDFA放大器构成、第一光纤耦合器、第一光纤环形器、测量光纤、第二光纤耦合器、第二光纤环形器、参考光纤、恒温隔震室、光接口、第二EDFA放大器、光电探测器、BOTDR系统，上位机；
所述驱动电源为DFB-LD激光器提供持续稳定的电能，DFB-LD激光器输出的激光经脉冲调制器调制变成脉冲光，所述脉冲光经第一EDFA放大器放大得到足够强的输出光，第一EDFA放大器的输出端连接第一光纤耦合器的输入端，第一光纤耦合器的第一输出端第一光纤环形器的第一端口，第一光纤环形器的第二端口通过光接口连接测量光纤，第一光纤环形器的第三接口连接第二光纤耦合器的第一输入端，第一光纤耦合器的第二输出端连接第二光纤环形器的第一端口，第二光纤环形器的第二接口通过光接口连接参考光纤，第二光纤环形器的第三端口连接第二光纤耦合器的第二输入端，第二光纤耦合器的输出端连接第二EDFA放大器的输入端，第二EDFA放大器的输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接BOTDR系统的输入端，BOTDR系统的输出端连接上位机。
作为本实用新型的进一步优选，所述DFB-LD激光器发出的光经第一光纤耦合器分成两路，一路经第一光纤环形器传输到测量光纤上，用来检测振动情况，另一路经第二光纤环形器传输到参考光纤上，参考光纤放置在恒温隔震室中，用来作为测量光纤的参考对象。
作为本实用新型的进一步优选，所述第二光纤耦合器将接入的参考光和检测光相干产生中频信号，并将所述中频信号输出给光电探测器，所述光电探测器将中频信号转换成对应的射频信号，所述射频信号通过BOTDR系统扫频、滤波、放大等一系列处理后输出到上位机中。
作为本实用新型的进一步优选，所述BOTDR系统包括 低噪声放大器、第一混频器、中频放大器、带通滤波器、第二混频器、低通滤波器、微波本振和频率综合器，所述低噪声放大器、第一混频器、中频放大器、带通滤波器、第二混频器、低通滤波器顺序连接，所述微波本振连接第一混频器，所述频率综合器连接第二混频器，所述BOTDR系统采用二次变频技术，现将光电探测器输出的射频信号降低到一个较高的中频，再将信号降低至较低的第二中频，利用第二中频滤波器去加强频道选择的效果。
作为本实用新型的进一步优选，所述布式反馈半导体激光器（DFB-LD）出射光波长为1550nm。
作为本实用新型的进一步优选，所述第一光纤耦合器的分光比为1:1。
本实用新型的有益效果：
（1）系统采用两根长度、材质和其他各参数均相同的光纤进行测量，由第一光纤耦合将激光脉冲按照1:1的分光比分成两路，其中一根作为测量光纤，另一路作为参考光纤，其中参考光纤放置在恒温隔震室中；采用两根光纤进行传感，其好处在于，避免单根光纤在传感时对发射光波进行11GHz的高频移实现上的困难，其中一根光纤用来定标，另一根光纤用来获得相对稳定的温度及应变基准；
（2）采用二次下变频方案，现将射频信号降到一个较高的中频信号，再将信号将至一个较低的中频信号，利用第二次中频滤波器去加强频道选择的效果，可弥补镜频抑制和频率选择性的缺陷。
附图说明
图1是本实用新型的双通道分布式光纤振动传感系统的组成原理图；
1-驱动电源，2- DFB-LD激光器，3-脉冲调制器，4-第一EDFA放大器，5-第一光纤耦合器，6-第一光纤环形器7-光接口，8-测量光纤，9-第二光纤环形器，10-参考光纤，11-恒温隔震室，12-第二光纤耦合器，13-第二EDFA放大器，14-光电探测器，15-低噪声放大器，16-第一混频器，17-中频放大器，18-带通滤波器，19-第二混频器，20-低通滤波器，21-微波本振，22-频率综合器，23-上位机。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实施例的本实用新型所采用的技术方案是：一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，包括脉分布式反馈半导体激光器（DFB-LD）2、驱动电源1、脉冲调制器3、第一EDFA放大器4、第一光纤耦合器5、第一光纤环形器6、测量光纤8、第二光纤耦合器12、第二光纤环形器9、参考光纤10、恒温隔震室11、光接口7、第二EDFA放大器13、光电探测器14、BOTDR系统，上位机23；
所述驱动电源1为DFB-LD激光器2提供持续稳定的电能，DFB-LD激光器2输出的激光经脉冲调制器调制变成脉冲光，所述脉冲光经第一EDFA放大器4放大得到足够强的输出光，第一EDFA放大器4的输出端连接第一光纤耦合器5的输入端，第一光纤耦合器5的第一输出端连接第一光纤环形器6的第一端口，第一光纤环形器6的第二端口通过光接口7连接测量光纤8，第一光纤环形器6的第三接口连接第二光纤耦合器12的第一输入端，第一光纤耦合器5的第二输出端连接第二光纤环形器9的第一端口，第二光纤环形器9的第二接口通过光接口7连接参考光纤10，第二光纤环形器9的第三端口连接第二光纤耦合器的12第二输入端，第二光纤耦合器12的输出端连接第二EDFA放大器13的输入端，第二EDFA放大器13的输出端连接光电探测器14的输入端，光电探测器14的输出端连接BOTDR系统的输入端，BOTDR系统的输出端连接上位机23。
本实施例中，DFB-LD激光器2发出的光经第一光纤耦合器5分成两路，一路经第一光纤环形6传输到测量光纤8上，用来检测振动情况，另一路经第二光纤环形器9传输到参考光纤10上，参考光纤10放置在恒温隔震室11中，用来作为测量光纤的参考对象。
本实施例中，第二光纤耦合12器将接入的参考光和检测光相干产生中频信号，并将所述中频信号输出给光电探测器14，所述光电探测器14将中频信号转换成对应的射频信号，所述射频信号通过BOTDR系统扫频、滤波、放大等一系列处理后输出到上位机23中。
本实施例中，述BOTDR系统包括 低噪声放大器15、第一混频器16、中频放大器17、带通滤波器18、第二混频器19、低通滤波器20、微波本振21和频率综合器22，所述低噪声放大器15、第一混频器16、中频放大器17、带通滤波器18、第二混频器19、低通滤波器20顺序连接，所述微波本振21连接第一混频器16，所述频率综合器22连接第二混频器19，所述BOTDR系统采用二次变频技术，现将光电探测器输出的射频信号降低到一个较高的中频，再将信号降低至较低的第二中频，利用第二中频滤波器去加强频道选择的效果。
本实施例中，布式反馈半导体激光器（DFB-LD）2出射光波长为1550nm。
本实施例中，第一光纤耦合器5的分光比为1:1。
本实用新型采用两根长度、材质和其他各参数均相同的光纤进行测量，由第一光纤耦合将激光脉冲按照1:1的分光比分成两路，其中一根作为测量光纤，另一路作为参考光纤，其中参考光纤放置在恒温隔震室中；采用两根光纤进行传感，其好处在于，避免单根光纤在传感时对发射光波进行11GHz的高频移实现上的困难，其中一根光纤用来定标，另一根光纤用来获得相对稳定的温度及应变基准；
采用二次下变频方案，现将射频信号降到一个较高的中频信号，再将信号将至一个较低的中频信号，利用第二次中频滤波器去加强频道选择的效果，可弥补镜频抑制和频率选择性的缺陷。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制，在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在装置形式上和细节上作出各种组合变化。
Claims (6)
1.一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，其特征在于，包括脉分布式反馈半导体激光器DFB-LD、驱动电源、脉冲调制器、第一EDFA放大器构成、第一光纤耦合器、第一光纤环形器、测量光纤、第二光纤耦合器、第二光纤环形器、参考光纤、恒温隔震室、光接口构成、第二EDFA放大器、光电探测器、BOTDR系统，上位机；
所述驱动电源为DFB-LD激光器提供持续稳定的电能， DFB-LD激光器输出的激光经脉冲调制器调制变成脉冲光，所述脉冲光经第一EDFA放大器放大得到足够强的输出光，第一EDFA放大器的输出端连接第一光纤耦合器的输入端，第一光纤耦合器的第一输出端第一光纤环形器的第一端口，第一光纤环形器的第二端口通过光接口连接测量光纤，第一光纤环形器的第三接口连接第二光纤耦合器的第一输入端，第一光纤耦合器的第二输出端连接第二光纤环形器的第一端口，第二光纤环形器的第二接口通过光接口连接参考光纤，第二光纤环形器的第三端口连接第二光纤耦合器的第二输入端，第二光纤耦合器的输出端连接第二EDFA放大器的输入端，第二EDFA放大器的输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接BOTDR系统的输入端，BOTDR系统的输出端连接上位机。
2.根据权利要求1所述的一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，其特征在于，所述DFB-LD激光器发出的光经第一光纤耦合器分成两路，一路经第一光纤环形器传输到测量光纤上，用来检测振动情况，另一路经第二光纤环形器传输到参考光纤上，参考光纤放置在恒温隔震中，用来作为测量光纤的参考对象。
3.根据权利要求1所述的一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，其特征在于，所述第二光纤耦合器将接入的参考光和检测光相干产生中频信号，并将所述中频信号输出给光电探测器，所述光电探测器将中频信号转换成对应的射频信号，所述射频信号通过BOTDR系统扫频、滤波、放大一系列处理后输出到上位机中。
4.根据权利要求1所述的一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，其特征在于，所述BOTDR系统包括低噪声放大器、第一混频器、中频放大器、带通滤波器、第二混频器、低通滤波器、微波本振和频率综合器，所述低噪声放大器、第一混频器、中频放大器、带通滤波器、第二混频器、低通滤波器顺序连接，所述微波本振连接第一混频器，所述频率综合器连接第二混频器。
5.根据权利要求1所述的一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，其特征在于，所述布式反馈半导体激光器DFB-LD出射光波长为1550nm。
6.根据权利要求1所述的一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统，其特征在于，所述第一光纤耦合器的分光比为1:1。
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| CN201821084278.1U CN208653669U (zh) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | 一种双通道分布式光纤温度及应变传感系统 |
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| CN (1) | CN208653669U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112923863A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 哈尔滨工程大学 | 一种二次变频光纤光栅谐振峰跟踪探测系统 |
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2018
- 2018-07-10 CN CN201821084278.1U patent/CN208653669U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN112923863A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 哈尔滨工程大学 | 一种二次变频光纤光栅谐振峰跟踪探测系统 |
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