本實(shí)用新型涉及一種溫度增敏型分布式布里淵光纖傳感器，屬于光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光纖作為一種以光為媒介的傳感器，抗電磁干擾，能夠適應(yīng)惡劣的自然環(huán)境；損耗低，適用于長(zhǎng)距離傳感；光纖本身即是信號(hào)的傳輸通道，又是傳感器。光纖因其體積小、重量輕、抗電磁干擾、對(duì)溫度和應(yīng)變敏感等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究。

布里淵光時(shí)域分析技術(shù)是受激布里淵散射和光時(shí)域分析技術(shù)的結(jié)合。受激布里淵散射包括兩束反向傳播的光波，即泵浦光和探測(cè)光，泵浦光和探測(cè)光的頻率差被稱為布里淵頻移(Brillouin Frequency shift)，簡(jiǎn)稱BFS，布里淵散射光的光譜被稱為布里淵增益譜(Brillouin Gain Spectrum)。通過(guò)逐步改變泵浦光和探測(cè)光的頻率差，使其在布里淵頻移附近變化，就可以獲得布里淵增益譜。由于光纖中每一點(diǎn)的布里淵頻移與光纖該點(diǎn)的受力狀態(tài)和溫度變化有關(guān)，通過(guò)對(duì)布里淵增益譜中心頻移的解調(diào)，便可得知溫度或應(yīng)變的大小。

光時(shí)域分析技術(shù)由脈沖泵浦光和連續(xù)的探測(cè)光組成，脈沖光的寬度決定分布式探測(cè)的空間分辨率。脈沖光在光纖中傳播時(shí)與連續(xù)光相互作用，光纖中各點(diǎn)依次發(fā)生受激布里淵散射效應(yīng)，產(chǎn)生斯托克斯光。通過(guò)計(jì)算斯托克斯光與泵浦光的時(shí)間差τ，便可在時(shí)域上進(jìn)行分析。信號(hào)中每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)光纖中的位置可由下式得到：

其中：n是光纖的折射率，c是真空中的光速。

基于布里淵光時(shí)域分析技術(shù)的光纖傳感可以同時(shí)對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行溫度和應(yīng)變的分布式探測(cè)，因而可以被很好地應(yīng)用于石油天然氣管線泄露監(jiān)測(cè)，電力電纜溫度監(jiān)測(cè)，大型民用工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)和火災(zāi)預(yù)警等等。分布式布里淵光時(shí)域分析技術(shù)的技術(shù)以光纖作為傳光介質(zhì)和傳感單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)目標(biāo)在空間上連續(xù)的應(yīng)變測(cè)量，布線簡(jiǎn)單，易于組網(wǎng)，信噪比高，測(cè)量精度高，具有測(cè)量距離長(zhǎng)和空間分辨率高等特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題是提出了一種溫度增敏型分布式布里淵光纖傳感器。該傳感器的制造方法是將鍍金單模光纖在1000度高溫下退火，釋放光纖在生產(chǎn)過(guò)程中累積的內(nèi)應(yīng)力，以提高光纖的溫度靈敏度。采用鍍金光纖光纖的原因是在高溫狀態(tài)下，黃金涂敷層可以有效保護(hù)石英單模光纖，并且阻止其與空氣中的氫氣發(fā)生晶化反應(yīng)，進(jìn)而大大提高了鍍金光纖的機(jī)械性能。與塑料涂覆層光纖相比，這種鍍金光纖退火后不僅提高的溫度靈敏度，而且可以重復(fù)使用，大大提高了光纖的實(shí)用性。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種溫度增敏型分布式布里淵光纖傳感器，包括：激光器、光纖耦合器、一號(hào)偏振控制器、電光調(diào)制器、任意函數(shù)發(fā)生器、擾偏儀、摻鉺光纖放大器、二號(hào)偏振控制器、電光調(diào)制器、微波發(fā)生器、光學(xué)隔離器、摻鉺光纖放大器、傳感光纖、一號(hào)光纖環(huán)形器、二號(hào)光纖環(huán)形器、光纖光柵濾波器、探測(cè)器和示波器，

所述激光器通過(guò)光纖耦合器分成的上支路光作為泵浦光，經(jīng)過(guò)一號(hào)偏振控制器調(diào)節(jié)偏振態(tài)后進(jìn)入電光調(diào)制器，在任意函數(shù)發(fā)生器控制下，電光調(diào)制器輸出脈沖波形經(jīng)過(guò)擾偏儀擾亂偏振態(tài)后被摻鉺光纖放大器放大，經(jīng)過(guò)一號(hào)光纖環(huán)形器進(jìn)入傳感光纖；

下支路提供探測(cè)光，經(jīng)過(guò)二號(hào)偏振控制器調(diào)節(jié)偏振態(tài)后進(jìn)入電光調(diào)制器，電光調(diào)制器將微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波信號(hào)加載到探測(cè)光上，經(jīng)過(guò)光纖隔離器和摻鉺光纖放大器放大后，進(jìn)入傳感光纖；

所述傳感光纖中產(chǎn)生的斯托克斯光經(jīng)過(guò)一號(hào)環(huán)形器進(jìn)入二號(hào)環(huán)形器，利用光纖布拉格光柵濾出下邊頻，再經(jīng)過(guò)二號(hào)環(huán)形器，進(jìn)入探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在示波器上顯示。

進(jìn)一步，所述傳感光纖結(jié)構(gòu)分為三層，從內(nèi)至外為純石英纖芯、摻雜石英包層和鍍金涂敷層。

進(jìn)一步，所述激光器可為可調(diào)諧光纖激光器或分布反饋式半導(dǎo)體激光器DFB或保偏光纖輸出。

進(jìn)一步，所述探測(cè)器為差分探測(cè)器或光電探測(cè)器。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型提出的增敏型分布式布里淵傳感器溫度系數(shù)高提高20％，對(duì)溫度更敏感。鍍金涂覆層可以有保護(hù)光纖在高溫下不被破壞，阻止其晶化，大大提高了光纖的機(jī)械強(qiáng)度。傳感器傳感距離長(zhǎng)，空間分辨率高，測(cè)量精度高，重復(fù)性好。纖芯由純凈石英光纖組成，包層由摻雜石英組成，涂敷層由黃金組成。黃金涂敷層可以耐高溫，在高溫下保護(hù)光纖，并且阻止其晶化，可以有效提高光纖機(jī)械強(qiáng)度，提高光纖重復(fù)使用性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型退火與未退火光纖溫度系數(shù)對(duì)比坐標(biāo)系；

圖3是鍍金光纖端面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式所述一種使用鍍金光纖，實(shí)現(xiàn)增敏型分布式布里淵光纖傳感器。激光器1輸出頻率為ν₀的連續(xù)激光，經(jīng)過(guò)光纖耦合器2分成兩路光分別提供泵浦光與探測(cè)光，光纖耦合器分光比為50∶50。上路連續(xù)光先經(jīng)過(guò)一號(hào)偏振控制器3調(diào)制偏振態(tài)，進(jìn)入電光調(diào)制器4。在任意函數(shù)發(fā)生器5控制下，電光調(diào)制器4輸出脈沖波形經(jīng)過(guò)擾偏儀6擾亂偏振態(tài)后被摻鉺光纖放大器7放大，經(jīng)過(guò)光纖環(huán)形器14進(jìn)入待測(cè)光纖13。

下支路提供探測(cè)光，經(jīng)過(guò)二號(hào)偏振控制器8調(diào)節(jié)偏振態(tài)后進(jìn)入電光調(diào)制器9，電光調(diào)制器9的作用是將微波發(fā)生器10產(chǎn)生的微波信號(hào)加載到探測(cè)光上，在原載波光基礎(chǔ)上產(chǎn)生頻差為布里淵頻移ν_B的上下邊頻光，其頻率分別為ν₀±ν_B，其中ν₀為原激光器頻率。經(jīng)過(guò)光纖隔離器11和摻鉺光纖放大器12放大后，進(jìn)入待測(cè)光纖13。

泵浦光和探測(cè)光在待測(cè)光纖13中發(fā)生受激布里淵散射現(xiàn)象，產(chǎn)生的斯托克斯光經(jīng)過(guò)一號(hào)環(huán)形器14進(jìn)入二號(hào)環(huán)形器15，利用光纖布拉格光柵16濾出下邊頻頻率為ν₀-ν_B，再經(jīng)過(guò)二號(hào)環(huán)形器15，進(jìn)入探測(cè)器17轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在示波器18上顯示。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，傳感光纖13兩端采用偏振控制器調(diào)節(jié)偏振態(tài)。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，使用單邊帶調(diào)制器產(chǎn)生邊頻光作為探測(cè)光。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，采用可調(diào)諧濾波器慮出斯托克斯光。