控制，調(diào)制好的泵浦脈沖光經(jīng)過光放大器（07)放大到預(yù)期峰值功率后輸出至擾偏器（08)， 擾偏器（08)輸出的泵浦脈沖光由光環(huán)形器（09)的A端口進入光環(huán)形器（09)，并由光環(huán)形 器（09)的B端口輸出到傳感光纖（13)的一端； 第二路連續(xù)光經(jīng)耦合器（03)分成兩路連續(xù)光，即探測光和本振光，此時探測光和本振 光的頻率都為探測光經(jīng)移頻器（06)進行移頻1后輸出至偏振控制器（10)的輸入端， 由偏振控制器（10)進行光偏振態(tài)控制之后輸出到工作在抑制載頻模式的第二電光強度調(diào) 制器（11)，第二電光強度調(diào)制器（11)將其調(diào)制成上邊帶探測光和下邊帶探測光，第二電光 強度調(diào)制器（11)輸出的上邊帶探測光和下邊帶探測光都注入傳感光纖（13)的另一端； 光環(huán)形器（09)的B端口輸出的泵浦脈沖光與第二電光強度調(diào)制器（11)注入的上邊帶 探測光和下邊帶探測光在傳感光纖（13)相遇時，產(chǎn)生受激布里淵散射相互作用；傳感光纖 (13)輸出的經(jīng)過受激布里淵相互作用的上邊帶探測光和下邊帶探測光與耦合器（03)輸出 的本振光，經(jīng)3dB耦合器（14)耦合后，再由平衡光電探測器（15)進行相干探測；平衡光電 探測器（15)輸出的中頻電信號由數(shù)據(jù)采集處理模塊（16)進行采集和處理，分別得到經(jīng)過 受激布里淵相互作用后的上邊帶探測光和下邊帶探測光沿傳感光纖（13)的功率分布及它 們的比值，再根據(jù)所獲得的上邊帶探測光和下邊帶探測光沿傳感光纖（13)的功率比值與 所處傳感光纖（13)位置布里淵頻移的關(guān)系R(t，z，δ Vb)可以得到所處位置的布里淵頻移 變化量δ Vb (t，z)，最后根據(jù)布里淵頻移變化量δ Vb (t，z)與應(yīng)變的線性關(guān)系實現(xiàn)動態(tài)分布 式應(yīng)變傳感。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述動態(tài)分布式布里淵光纖傳感方法，其特征在于：還進一 步包括，通過傳統(tǒng)BOTDA的掃頻方法預(yù)先獲得傳感光纖（13)未受動態(tài)應(yīng)變時的布里淵頻移 S的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的所述動態(tài)分布式布里淵光纖傳感方法，其特征在于： 第二電光強度調(diào)制器（11)輸出的上邊帶探測光的頻率V+為：
第二電光強度調(diào)制器（11)輸出的下邊帶探測光的頻率，為：
式中，為第一電光強度調(diào)制器（〇4)調(diào)制出的泵浦脈沖光的頻率，~為微波信號源 (12)輸出給第二電光強度調(diào)制器（11)的微波信號的調(diào)制頻率，其數(shù)值等于傳感光纖（13) 未受動態(tài)應(yīng)變時的布里淵頻移，△ vB為受激布里淵增益譜的半高全寬。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的所述動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置的方法，其特征在 于： 經(jīng)過受激布里淵相互作用的上邊帶探測光和下邊帶探測光沿傳感光纖的功率分布與 所處傳感光纖（13)位置的布里淵頻移變化量的關(guān)系R (t，ζ，δ Vb)為：
式中，Pi (t，Z)為經(jīng)過受激布里淵相互作用的上邊帶探測光沿傳感光纖（13)的功率分 布，Pt (t，z)為經(jīng)過受激布里淵相互作用的下邊帶探測光沿傳感光纖（13)的功率分布，z為 所處傳感光纖（13)的位置，G(V)表示歸一化的布里淵增益，V +為上邊帶探測光的頻率，，為 下邊帶探測光的頻率；&為第一電光強度調(diào)制器（04)調(diào)制出的泵浦脈沖光的頻率，Av bS 受激布里淵增益譜的半高全寬，= ^ h為微波信號源（12)輸出給第二電 光強度調(diào)制器（11)的微波信號的調(diào)制頻率，S vB (t，z)為所處傳感光纖（13)位置的布里淵 頻移變化量。
5. 動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置，其特征在于：包括窄線寬激光器（01)、保偏耦合 器（02)、耦合器（03)、第一電光強度調(diào)制器（04)、脈沖信號發(fā)生器（05)、移頻器（06)、光放 大器（07)、擾偏器（08)，光環(huán)形器（09)、偏振控制器（10)，第二光電強度調(diào)制器（11)，微波 信號源（12)、傳感光纖（13)、3dB耦合器（14)、平衡光電探測器（15)和數(shù)據(jù)采集處理模塊 (16)； 窄線寬激光器（01)的輸出端連接保偏耦合器（02)的輸入端，保偏耦合器（02)的兩路 輸出端分別連接第一電光強度調(diào)制器（04)的輸入端和耦合器（03)的輸入端； 脈沖信號發(fā)生器（05)直接連接第一電光強度調(diào)制器（04)的射頻接口，第一電光強度 調(diào)制器（04)的輸出端連接光放大器（07)的輸入端；光放大器（07)的輸出端連接擾偏器 (08)的輸入端；擾偏器（08)的輸出端與光環(huán)形器（09)的A端口相連接； 耦合器（03)的兩路輸出端分別連接移頻器（06)的輸入端和3dB耦合器（14)的一個 輸入端；移頻器（06)的輸出端連接偏振控制器（10)的輸入端，偏振控制器（10)的輸出端 連接第二光電強度調(diào)制器（11)的輸入端，微波信號源（12)直接連接第二電光強度調(diào)制器 (11) 的射頻接口；第二電光強度調(diào)制器（11)的輸出端連接傳感光纖（13)的一端；傳感光 纖（13)的另一端連接光環(huán)形器（09)的B端口；3dB耦合器（14)的另一個輸入端連接光環(huán) 形器（09)的C端口； 3dB耦合器（14)的輸出端經(jīng)平衡光電探測器（15)與數(shù)據(jù)采集處理模塊（16)相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置，其特征在于：第一電光強 度調(diào)制器（04)的輸出的泵浦脈沖光寬度為10ns-50ns。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置，其特征在于：移頻器（06) 的移頻量f〇= ΔνΒ/2,其中Λ vB為受激布里淵增益譜的半高全寬。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置，其特征在于：微波信號源 (12) 輸出的微波電信號的頻率·&等于傳感光纖（13)未受動態(tài)應(yīng)變時的布里淵頻移。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置，其特征在于：所述傳感光 纖（13)為普通單模光纖。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置，其特征在于：所述平衡光 電探測器（15)的探測帶寬為12GHz。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種動態(tài)分布式布里淵光纖傳感裝置及方法，包括窄線寬激光器、保偏耦合器、耦合器、第一電光強度調(diào)制器、脈沖信號發(fā)生器、移頻器、光放大器、擾偏器、光環(huán)形器、偏振控制器，第二光電強度調(diào)制器，微波信號源、傳感光纖、3dB耦合器、平衡光電探測器和數(shù)據(jù)采集處理模塊。其同時采用了布里淵增益譜雙斜率頻點輔助法和相干探測兩種技術(shù)。相干探測技術(shù)可以提高系統(tǒng)的信噪比、測量精度和增加傳感距離；布里淵增益譜雙斜率頻點輔助法克服了傳統(tǒng)布里淵增益斜率頻點輔助法中泵浦脈沖光功率波動對測量精度影響的問題。因此本發(fā)明可以在保證布里淵光纖傳感系統(tǒng)具有較長傳感距離的同時，還能實現(xiàn)較高測量精度的動態(tài)事件測量。
【IPC分類】G01D5-353, G01B11-16
【公開號】CN104677396
【申請?zhí)枴緾N201510122412
【發(fā)明人】胡君輝, 陽麗, 潘福東, 梁維剛, 王力虎
【申請人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月19日