CN103616089A - 一种光纤温度振动传感器及综合监控***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤传感及安全防护领域，具体的说是一种能够同时监测温度信息及振动信息的光纤温度振动传感器及综合监控***和方法，其特征在于包括脉冲激光器、2*2光耦合器、第一传感光纤、波分复用器、第二传感光纤、背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块，相干光信号光电接收模块，分别与背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块以及相干光信号光电接收模块的输出端相连接的数据采集单元，本发明与现有技术相比，具有更高的振动检测灵敏度。

Description

一种光纤温度振动传感器及综合监控***和方法

技术领域

 本发明涉及光纤传感及安全防护领域，具体的说是一种能够同时监测温度信息及振动信息的光纤温度振动传感器及综合监控***和方法。

背景技术

分布式光纤温度传感器是利用光纤自发拉曼散射光强受温度调制的原理和光时域反射原理而组成的分布式光纤拉曼温度传感器，具有广阔的应用市场。由于它可以在线实时预报现场的温度及其变化的趋势，设置报警温度对现场温度变化进行监测，是一种本质安全型的线型感温探测器，已成功应用于石油石化、电力及港口等领域。

光纤周界安防作为新一代周界报警***，有很强的军用及民用价值，可以用于监狱、重要军事目标、武器库等周界的安防监控，还可以用于核电站、石油石化等重要设施的周界安防监控，光纤周界安防主要采用了光纤振动传感器，通过监测边界小范围内环境应力变化对光纤的影响，分析入侵振动信号，并对其仅行判断和报警。

在现有技术中，中国专利CN200910099463.7公布了一种全分布式光纤瑞利与拉曼散射光子应变、温度传感器，采用瑞利散射信号进行应力监测、拉曼散射光进行温度监测，但该方案应力大小与光纤损耗关系采用仿真模型计算，精度不高。中国专利CN201010566517.9公布的一种融合光纤布里渊频移器的分布式光纤布里渊传感器，采用布里渊技术实现温度及应力的同步测量，但该方案结构复杂，成本昂贵。中国专利CN201210059875.X公布的一种同时测量振动和温度的分布式光纤传感装置及方法，采用瑞利自相干进行振动的检测及定位，但定位精度较差。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种结构合理、生产成本低、准确可靠，特别适用于温度和振动同时检测应用环境的光纤温度振动传感器及综合监控***和方法。

本发明可以通过以下措施达到：

一种光纤温度振动传感器，设有测温环路、振动相干环路以及位置判定环路，其特征在于包括设有测温环路、振动相干环路以及位置判定环路，其特征在于包括脉冲激光器、与脉冲激光器输出端相连接的2*2光耦合器、与2*2光耦合器的一路输出端经光纤延迟线相连接的第一传感光纤、输入端与2*2光耦合器的第二个输出端相连接的波分复用器、与波分复用器的COM端相连接的第二传感光纤、分别与波分复用器的输出端相连接的依次用于接收第二传感光纤输出的背向拉曼反斯托克斯光信号、背向拉曼斯托克斯光信号以及瑞利散射信号的背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块，与2*2光耦合器的输出端相连接的用于接收由第一传感光纤以及第二传感光纤输出的两路背向瑞利散射信号相干后信号的相干光信号光电接收模块，分别与背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块以及相干光信号光电接收模块的输出端相连接的数据采集单元。

本发明中所述数据采集单元中设有用于接收背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块输出的电信号的背向光接收电路、输出端分别与脉冲激光器、背向光接收电路、以及间隔采集电路相连接的脉冲触发电路，输入端与相干光信号光电接收模块相连接的间隔采集电路，与背向光接收电路输出端相连接的累加处理电路，以及分别与累加处理电路、间隔采集电路相连接的上传电路。

本发明中脉冲光纤激光器的中心波长可以为1550nm，脉冲宽度10ns，重复频率10KHz，峰值功率20W，谱宽0.1nm；2*2光纤耦合器，对应的中心波长为1550nm，分光比为50：50，***损耗<0.7dB；对应的波分复用器由中心波长1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射光宽带滤波片、中心波长1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光宽带滤波片和Rayleigh散射光滤波片，以及与Rayleigh散射光滤波片相连的1*2耦合器构成；数据采集单元，采样率分为100MSPS和10KSPS，100MSPS采样率对应的模拟输入通道数为3，10KMSPS采样率对应的模拟输入通道数为1，ADC精度为12bits。

本发明中所述测温环路由脉冲激光器、波分复用器、第二传感光纤、背向反斯托克斯光电接收模块、背向斯托克斯光电接收模块和数据采集单元组成。

本发明中所述振动相干环路由脉冲激光器、2*2耦合器、光纤延迟线、波分复用器、第一传感光纤、背向瑞利散射信号光电接收模块和数据采集单元组成。

本发明所述位置判定电路由脉冲激光器、波分复用器、第一传感光纤、第二传感光纤、光电接收模块和数据采集单元组成。

本发明中所述数据采集单元在接收背向拉曼斯托克斯光、背向拉曼反斯托克斯光和瑞利散射信号信号接收电路的采样频率与脉冲宽度有如下关系：S_sf=100/X，中：S_sf为采样频率，单位：MSPS，X为脉冲宽度，单位为ns。

本发明中所述数据采集单元在接收瑞利相干光信号接收电路的采样频率与脉冲宽度有如下关系：S_rf=100/X，其中：S_rf为采样频率，单位：KSPS，X为脉冲宽度，单位为ns。

本发明脉冲宽度与传感器重复频率和测量距离有如下关系：fs=100/X，Ls=100/X，其中：f_s为重复频率，单位：KHz，L_s为测量距离，单位为Km，X为脉冲宽度，单位为ns。

一种光纤温度振动综合监控***，设有工控机以及与工控机相连接的光纤温度震动传感器，其特征在于光纤温度振动传感器采用上述结构，数据采集单元经上传电路将接收到的拉曼散射信号、瑞利信号和瑞利相干信号经USB总线上传至工控机。

一种光纤温度振动综合监控***的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：数据采集单元向脉冲激光器发送脉冲触发信号，触发脉冲激光器输出脉冲光；

步骤2：脉冲激光器输出的光信号经2*2耦合器后，50%光经光纤延迟线进入第一传感光纤，另50%光经波分复用器的com端进入第二传感光纤；

步骤3：光信号进入传感光纤后，第二传感光纤中产生的后向散射拉曼光信号及瑞利散射信号经波分复用器分成斯托克斯光、反斯托克斯光和瑞利散射信号，分别由与波分复用器相连接的相应的光电接收模块接收，同时第二传感光纤中的瑞利散射信号信号进入2*2耦合器的一路输入端，第一传感光纤中产生的瑞利散射信号经光纤延迟线3进入2*2耦合器的另一路输入端，两路光纤产生的瑞利散射信号在2*2耦合器发生干涉，产生的相干光信号由与其相连的相干光信号光电接收模块接收；

步骤4：数据采集单元中的背向光接收电路接收背向散射斯托克斯光、背向散射反斯托克斯光以及瑞利散射信号产生的电信号由背向光接收电路进行采集，并由累加处理电路进行累加处理，光纤中经2*2耦合器输出的瑞利干涉的输出电信号由间隔采集电路进行采集，经累加处理电路及间隔采用电路采集的数据由与其相连的上传电路上传至工控机；

步骤5：工控机接收由数据采集单元上传的数据后，根据反斯托克斯与斯托克斯电信号强度比与温度成正比的关系，上位机将传感光纤上的信号强度计算出光纤所处位置处的温度信息，根据入侵产生的相位差，通过检测干涉信号的信号判定是否发生入侵，根据瑞利散射信号对应力敏感的特性，监测光纤应力变化，确定应力位置，输出入侵地点。

本发明中测温环路根据以下原理获得待测区域的温度信息：当入射激光与光纤分子产生非线性相互作用散射，放出一个声子成为斯托克斯散射光子，吸收一个声子成为反斯托克斯拉曼散射光子，光纤分子的声子频率为13.2THz。纤分子能级上的粒子数热分布服从波尔兹曼定律，反斯托克斯拉曼散射光与斯托克斯拉曼散射光的强度比R(T)与温度相关，其表达式为：

，

其中：V_AS、V_S分别为分斯托克斯拉曼散射光子与斯托克斯拉曼散射光子的频率，h是普朗克常数，△V是光纤分子的声子频率，k是波尔兹曼常数，T是开尔文绝对温度。

本发明中振动相干环路根据以下原理获得振动数据：

当入射激光与光纤分子产生弹性碰撞后，与入射光同频率的后向散射光为瑞利散射光，满足相干条件的瑞利散射光在相遇处产生光干涉，由于相位差引起光强度的重新分布，通过光强监测外界的振动。

本发明中位置判定环路根据以下原理获得位置定位数据：当入射激光与光纤分子产生弹性碰撞后，与入射光同频率的后向散射光为瑞利散射光，瑞利散射光对应力敏感，当外界有振动时将对瑞利散射信号产生附加损耗，引起光强的变化，通过监测光强可以推出事件发生的位置，从而进行定位。基于OTDR技术，通过测定散射脉冲返回入射端与激光脉冲出发的时间差△t来计算振动的位置L_x，其表达式为：

 

，中：L_x为振动的位置，c为真空中的光速，n为光纤的折射率。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明采用一套光路***，实现了长距离温度和振动的同步传感，大大降低了成本；采用拉曼光对温度敏感的特性，监测温度及其变化；采用瑞利相干检测技术，具有更高的振动检测灵敏度；采用瑞利散射信号对应力敏感特性，鉴定振动位置，实现了对入侵事件的位置检测。

附图说明：    

附图1是本发明中光纤温度振动传感器的结构示意图。

附图2是本发明中综合监控***的结构示意图。

附图3是本发明实施例2中光纤温度振动传感器及采用该传感器的综合监控***的结构示意图。

附图4是本发明数据采集单元的结构示意图。

附图标记：脉冲光纤激光器1、2*2耦合器2、光纤延迟线3、波分复用器4、第一传感光纤5、背向反斯托克斯信号光电接收模块6、背向斯托克斯信号光电接收模块7、瑞利散射信号光电接收模块8、相干光信号光电接收模块9、数据采集单元10、工控机11、光放大器12、半导体激光器13、背向光接收电路14、累加处理电路15、间隔采集电路16、脉冲触发电路17、上传电路18、第二传感光纤19。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种光纤温度振动传感器，设有测温环路、振动相干环路以及位置判定环路，其特征在于包括脉冲激光器1、与脉冲激光器1输出端相连接的2*2光耦合器2、与2*2光耦合器2的一路输出端经光纤延迟线3相连接的第一传感光纤5、输入端与2*2光耦合器2的第二个输出端相连接的波分复用器4、与波分复用器4的COM端相连接的第二传感光纤19、分别与波分复用器4的输出端相连接的依次用于接收第二传感光纤19输出的背向拉曼反斯托克斯光信号、背向拉曼斯托克斯光信号以及瑞利散射信号的背向反斯托克斯信号光电接收模块6、背向斯托克斯信号光电接收模块7、瑞利散射信号光电接收模块8，与2*2光耦合器2的输出端相连接的用于接收由第一传感光纤5以及第二传感光纤19输出的两路背向瑞利散射信号相干后信号的相干光信号光电接收模块9，分别与背向反斯托克斯信号光电接收模块6、背向斯托克斯信号光电接收模块7、瑞利散射信号光电接收模块8以及相干光信号光电接收模块9的输出端相连接的数据采集单元10。

本发明中所述脉冲光源1用于为***提供脉冲光；所述2*2耦合器2用于将脉冲光源耦合进两路传感光纤，并将两路光纤中产生的瑞利散射信号进行相干；光纤延迟线3用于调整两路传感光纤中产生的瑞利散射信号到达2*2耦合器的时间；背向反斯托克斯信号光电接收模块6、背向斯托克斯信号光电接收模块7、瑞利散射信号光电接收模块8、相干光信号光电接收模块9用于将光纤中产生的拉曼光、瑞利散射信号及瑞利相干光转换为电信号；传感光纤作为***进行温度及振动检测的传感器和传输介质；数据采集单元10用于为***提供脉冲触发信号、进行拉曼光、瑞利散射信号和瑞利相干光的采集；工控机11用于数据分析，确定光纤沿线温度、是否发生入侵以及入侵位置等，其数据采集单元10如附图4所示，所述数据采集单元内设有输入端与背向散射斯托克斯光、背向散射反斯托克斯光以及瑞利散射信号的光电接收模块的输出端相连的背向光接收电路14，与背向光信号接收电路14相连接的累加处理电路15，与累加处理电路15相连接的用于将累加处理结果上传至工控机的上传电路18；还设有用输入端与瑞利干涉的光电接收模块的输出端相连的间隔采集电路16，与间隔采集电路16相连接的用于将间隔采集数据结果上传至工控机的上传电路18；还设有用于向激光器1发送固定重复频率的脉冲信号的脉冲触发电路17，脉冲触发电路17还与光信号接收电路14和间隔采集电路16相连。

本发明中脉冲光纤激光器1的中心波长可以为1550nm，脉冲宽度10ns，重复频率10KHz，峰值功率20W，谱宽0.1nm；2*2光纤耦合器2对应的中心波长为1550nm，分光比为50：50，***损耗<0.7dB；对应的波分复用器4由中心波长1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射光宽带滤波片、中心波长1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光宽带滤波片和Rayleigh散射光滤波片，以及与Rayleigh散射光滤波片相连的1*2耦合器构成；数据采集单元10采样率分为100MSPS和10KSPS，100MSPS采样率对应的模拟输入通道数为3，10KMSPS采样率对应的模拟输入通道数为1，ADC精度为12bits。

本发明中所述测温环路由脉冲激光器、波分复用器、第二传感光纤、背向反斯托克斯光电接收模块、背向斯托克斯光电接收模块和数据采集单元组成；所述振动相干环路由脉冲激光器、2*2耦合器、光纤延迟线、波分复用器、第一传感光纤、背向瑞利散射信号光电接收模块和数据采集单元组成；所述位置判定电路由脉冲激光器、波分复用器、第一传感光纤、第二传感光纤、光电接收模块和数据采集单元组成。

本发明中所述数据采集单元在接收背向拉曼斯托克斯光、背向拉曼反斯托克斯光和瑞利散射信号信号接收电路的采样频率与脉冲宽度有如下关系：S_sf=100/X，中：S_sf为采样频率，单位：MSPS，X为脉冲宽度，单位为ns。

本发明中所述数据采集单元在接收瑞利相干光信号接收电路的采样频率与脉冲宽度有如下关系：S_rf=100/X，其中：S_rf为采样频率，单位：KSPS，X为脉冲宽度，单位为ns。

本发明脉冲宽度与传感器重复频率和测量距离有如下关系：fs=100/X，Ls=100/X，其中：f_s为重复频率，单位：KHz，L_s为测量距离，单位为Km，X为脉冲宽度，单位为ns。

如附图2所示，本发明还提出一种光纤温度振动综合监控***，设有工控机11以及与工控机11相连接的光纤温度震动传感器，其特征在于光纤温度振动传感器采用上述结构，数据采集单元10经上传电路18将接收到的拉曼散射信号、瑞利信号和瑞利相干信号经USB总线上传至工控机。

本发明还提出一种光纤温度振动综合监控***的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：数据采集单元向脉冲激光器发送脉冲触发信号，触发脉冲激光器输出脉冲光；

步骤2：脉冲激光器输出的光信号经2*2耦合器后，50%光经光纤延迟线进入第一传感光纤，另50%光经波分复用器的com端进入第二传感光纤；

步骤3：光信号进入传感光纤后，第二传感光纤中产生的后向散射拉曼光信号及瑞利散射信号经波分复用器分成斯托克斯光、反斯托克斯光和瑞利散射信号，分别由与波分复用器相连接的相应的光电接收模块接收，同时第二传感光纤中的瑞利散射信号信号进入2*2耦合器的一路输入端，第一传感光纤中产生的瑞利散射信号经光纤延迟线3进入2*2耦合器的另一路输入端，两路光纤产生的瑞利散射信号在2*2耦合器发生干涉，产生的相干光信号由与其相连的相干光信号光电接收模块接收；

步骤4：数据采集单元中的背向光接收电路接收背向散射斯托克斯光、背向散射反斯托克斯光以及瑞利散射信号产生的电信号由背向光接收电路进行采集，并由累加处理电路进行累加处理，光纤中经2*2耦合器输出的瑞利干涉的输出电信号由间隔采集电路进行采集，经累加处理电路及间隔采用电路采集的数据由与其相连的上传电路上传至工控机；

步骤5：工控机接收由数据采集单元上传的数据后，根据反斯托克斯与斯托克斯电信号强度比与温度成正比的关系，上位机将传感光纤上的信号强度计算出光纤所处位置处的温度信息，根据入侵产生的相位差，通过检测干涉信号的信号判定是否发生入侵，根据瑞利散射信号对应力敏感的特性，监测光纤应力变化，确定应力位置，输出入侵地点。

本发明中测温环路根据以下原理获得待测区域的温度信息：当入射激光与光纤分子产生非线性相互作用散射，放出一个声子成为斯托克斯散射光子，吸收一个声子成为反斯托克斯拉曼散射光子，光纤分子的声子频率为13.2THz。纤分子能级上的粒子数热分布服从波尔兹曼定律，反斯托克斯拉曼散射光与斯托克斯拉曼散射光的强度比R(T)与温度相关，其表达式为：

，

其中：V_AS、V_S分别为分斯托克斯拉曼散射光子与斯托克斯拉曼散射光子的频率，h是普朗克常数，△V是光纤分子的声子频率，k是波尔兹曼常数，T是开尔文绝对温度。

实施例1：

本实施例提供一种同时测量温度及振动的光纤测温及振动传感器的结构示意图，如图1所示，数据采集单元10的一路脉冲触发信号输出端与脉冲光纤激光器1的输入端相连，脉冲光纤激光器1输出的1550nm脉冲光与2*2耦合器2的1550nm输入端相连，2*2耦合器2的一路输出端与光纤延迟线3的输入端相连，光纤延迟线3的输出端与光纤5的一条5-a光纤相连，2*2耦合器2的另一路输出端与波分复用器4的1550nm输入端相连，波分复用器4的com输出端与第二传感光纤，第一传感光纤中产生的瑞利散射信号分经光纤延迟线3进入2*2耦合器2的一路输入端，第二传感光纤中产生的背向拉曼反斯托克斯、斯托克斯散射信号分从波分复用器4的1450nm和1660nm输出端口输出，且分别于光电接收模块8，光电接收模块9的输入端相连，第二传感光纤中产生的瑞利散射信号经波分复用器4后与光电接收模块7及2*2耦合器2的另一路输入端相连，两条光纤产生的瑞利散射信号在2*2耦合器2产生干涉后与光电接收模块6的输入端相连，光电接收模块6、光电接收模块7、光电接收模块8和光电接收模块9与数据采集单元10的4路输入端相连。

图2为本发明实施例的同时测量温度及振动的光纤测温及振动传感器及采用该传感器的综合监控***的结构示意图，包括工控机11以及光纤测温及振动传感器，光纤测温及振动传感器中的数据采集单元10与工控机11相连，数据采集单元10将接收到的拉曼散射信号、瑞利信号和瑞利相干信号经USB总线上传至工控机11，其中所述光纤测温及振动传感器采用上述一种适用于同时测量温度及振动的光纤测温及振动传感器。

本实施例中，光源采用脉冲光纤激光器1，所述脉冲光纤激光器，中心波长为1550nm，脉冲宽度10ns，重复频率10KHz，峰值功率20W，谱宽0.1nm。

本实施例中，所述2*2耦合器2，中心波长1550nm，分光比为50：50， ***损耗<0.7dB。

本实施例中，所述的波分复用器4，由中心波长1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射光宽带滤波片、中心波长1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光宽带滤波片和Rayleigh散射光滤波片，以及与Rayleigh散射光滤波片相连的1*2耦合器构成，所述1*2耦合器分光比为50：50， ***损耗<0.7dB。

本实施例中，所述的数据采集单元10，采样率分为100MSPS和10KSPS，100MSPS采样率对应的模拟输入通道数为3，10KMSPS采样率对应的模拟输入通道数为1，ADC精度为12bits。

实施例2：

本实施例提供另外一种同时测量温度及振动的光纤测温及振动传感器及采用该传感器的综合监控***，其结构示意图如图3所示，与图2结构的光纤测温及振动传感器及采用该传感器的综合监控***，不同之处在于：光源采用半导体激光器13加光放大器12来实现，通过数据采集单元10输出的脉冲触发信号驱动半导体激光器13实现小功率脉冲光信号，小功率脉冲光经光放大器12后输出大功率的脉冲光，这种方式减低了对光源功率的限制，同时具有成本低的特点。

本实施例中，所述半导体激光器13，中心波长为1550nm，阈值电流10mA，热敏电阻10kohm，谱宽0.1nm，功率15mW。

本实施例中，所述光放大器12，放大脉冲宽度为1-2us，重复频率为4-10kHz，峰值功率为1-10W，消光比40dB。

本发明实施例公布的为较佳实施方式，但其具体实施并不限于此，本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，只要不脱离本发明的精神，都属本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤温度振动传感器，设有测温环路、振动相干环路以及位置判定环路，其特征在于包括设有测温环路、振动相干环路以及位置判定环路，其特征在于包括脉冲激光器、与脉冲激光器输出端相连接的2*2光耦合器、与2*2光耦合器的一路输出端经光纤延迟线相连接的第一传感光纤、输入端与2*2光耦合器的第二个输出端相连接的波分复用器、与波分复用器的COM端相连接的第二传感光纤、分别与波分复用器的输出端相连接的依次用于接收第二传感光纤输出的背向拉曼反斯托克斯光信号、背向拉曼斯托克斯光信号以及瑞利散射信号的背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块，与2*2光耦合器的输出端相连接的用于接收由第一传感光纤以及第二传感光纤输出的两路背向瑞利散射信号相干后信号的相干光信号光电接收模块，分别与背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块以及相干光信号光电接收模块的输出端相连接的数据采集单元。

2.根据权利要求1所述的一种光纤温度振动传感器，其特征在于所述数据采集单元中设有用于接收背向反斯托克斯信号光电接收模块、背向斯托克斯信号光电接收模块、瑞利散射信号光电接收模块输出的电信号的背向光接收电路、输出端分别与脉冲激光器、背向光接收电路、以及间隔采集电路相连接的脉冲触发电路，输入端与相干光信号光电接收模块相连接的间隔采集电路，与背向光接收电路输出端相连接的累加处理电路，以及分别与累加处理电路、间隔采集电路相连接的上传电路。

3.根据权利要求1所述的一种光纤温度振动传感器，其特征在于脉冲光纤激光器的中心波长为1550nm，脉冲宽度10ns，重复频率10KHz，峰值功率20W，谱宽0.1nm；2*2光纤耦合器，对应的中心波长为1550nm，分光比为50：50，***损耗<0.7dB；对应的波分复用器由中心波长1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射光宽带滤波片、中心波长1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光宽带滤波片和Rayleigh散射光滤波片，以及与Rayleigh散射光滤波片相连的1*2耦合器构成；数据采集单元，采样率分为100MSPS和10KSPS，100MSPS采样率对应的模拟输入通道数为3，10KMSPS采样率对应的模拟输入通道数为1，ADC精度为12bits。

4.根据权利要求1所述的一种光纤温度振动传感器，其特征在于所述数据采集单元在接收背向拉曼斯托克斯光、背向拉曼反斯托克斯光和瑞利散射信号信号接收电路的采样频率与脉冲宽度有如下关系：S_sf=100/X，中：S_sf为采样频率，单位：MSPS，X为脉冲宽度，单位为ns。

5.根据权利要求1所述的一种光纤温度振动传感器，其特征在于所述数据采集单元在接收瑞利相干光信号接收电路的采样频率与脉冲宽度有如下关系：S_rf=100/X，其中：S_rf为采样频率，单位：KSPS，X为脉冲宽度，单位为ns。

6.根据权利要求1所述的一种光纤温度振动传感器，其特征在于脉冲宽度与传感器重复频率和测量距离有如下关系：fs=100/X，Ls=100/X，其中：f_s为重复频率，单位：KHz，L_s为测量距离，单位为Km，X为脉冲宽度，单位为ns。

7.一种光纤温度振动综合监控***，设有工控机以及与工控机相连接的光纤温度震动传感器，其特征在于光纤温度振动传感器为如权利要求1-6中任意一项所述，数据采集单元经上传电路将接收到的拉曼散射信号、瑞利信号和瑞利相干信号经USB总线上传至工控机。

8.一种如权利要求7所述的光纤温度振动综合监控***的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：数据采集单元向脉冲激光器发送脉冲触发信号，触发脉冲激光器输出脉冲光；

步骤2：脉冲激光器输出的光信号经2*2耦合器后，50%光经光纤延迟线进入第一传感光纤，另50%光经波分复用器的com端进入第二传感光纤；

步骤3：光信号进入传感光纤后，第二传感光纤中产生的后向散射拉曼光信号及瑞利散射信号经波分复用器分成斯托克斯光、反斯托克斯光和瑞利散射信号，分别由与波分复用器相连接的相应的光电接收模块接收，同时第二传感光纤中的瑞利散射信号信号进入2*2耦合器的一路输入端，第一传感光纤中产生的瑞利散射信号经光纤延迟线3进入2*2耦合器的另一路输入端，两路光纤产生的瑞利散射信号在2*2耦合器发生干涉，产生的相干光信号由与其相连的相干光信号光电接收模块接收；

步骤4：数据采集单元中的背向光接收电路接收背向散射斯托克斯光、背向散射反斯托克斯光以及瑞利散射信号产生的电信号由背向光接收电路进行采集，并由累加处理电路进行累加处理，光纤中经2*2耦合器输出的瑞利干涉的输出电信号由间隔采集电路进行采集，经累加处理电路及间隔采用电路采集的数据由与其相连的上传电路上传至工控机；

步骤5：工控机接收由数据采集单元上传的数据后，根据反斯托克斯与斯托克斯电信号强度比与温度成正比的关系，上位机将传感光纤上的信号强度计算出光纤所处位置处的温度信息，根据入侵产生的相位差，通过检测干涉信号的信号判定是否发生入侵，根据瑞利散射信号对应力敏感的特性，监测光纤应力变化，确定应力位置，输出入侵地点。

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