CN109556703B - 一种基于时分复用技术的分布式声波探测*** - Google Patents

一种基于时分复用技术的分布式声波探测*** Download PDF

Info

Publication number
CN109556703B
CN109556703B CN201811425143.1A CN201811425143A CN109556703B CN 109556703 B CN109556703 B CN 109556703B CN 201811425143 A CN201811425143 A CN 201811425143A CN 109556703 B CN109556703 B CN 109556703B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circulator
wavelength
optical fiber
wavelength division
sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811425143.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109556703A (zh
Inventor
冉曾令
吴倩
饶云江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201811425143.1A priority Critical patent/CN109556703B/zh
Publication of CN109556703A publication Critical patent/CN109556703A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109556703B publication Critical patent/CN109556703B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于时分复用技术的分布式声波探测***，应用于光纤传感技术领域，通过引入多个波分复用器，将波长可调的脉冲光源的不同波长光分离，然后通过环形器与传感光纤，使不同波长光相互交织在不同时间段内，沿着同一光纤传输至相位解调***；本发明增加了***的脉冲重复频率，有效提高了待解调相位信号的频率范围，从而提高传感信号的解调性能。

Description

一种基于时分复用技术的分布式声波探测***
技术领域
本发明属于光纤传感领域，特别涉及一种信号探测技术。
背景技术
随着光纤传感走向实际应用，信号探测的方法与***是一个关键环节。例如分布式振动传感***，其传感量为具有一定频率的振动信号，通过探测振动信号改变的传感光纤中的光相位来解调信号。
在通常的分布式光纤振动传感***中，宽带的波长可调的脉冲光源发出的脉冲光经过传感光纤，通过探测器探测背向瑞利散射光，这种***中在一段传感光纤内一次最多只允许有一个脉冲存在，故光重复频率与传感光纤长度成反比。而光的重复频率会直接决定待测振动信号的频率上限，因此这种***无法同时做到长距离和高频探测。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于时分复用技术的分布式声波探测***，通过使用波长可调的宽带光源和波分复用器以及环形器，将不同波长的光分开，并通过组合环形器，使不同波长的光信号相互交织在不同时间段内，沿着同一个光纤传输至相位解调***中，形成了一个时分复用***。
本发明采用的技术方案为：一种基于时分复用技术的分布式声波探测***，包括：波长可调的脉冲光源、与该脉冲光源所产生波长光数量相同的波分复用器、每一波分复用器对应一环形器；
波分复用器将波长可调的脉冲光源的不同波长光分离，经某波分复用器分离的波长光，从该波分复用器对应的环形器第一端输入，经该环形器第二端输出，在传感光纤中产生瑞利散射光，背向的瑞利散射光经过该环形器的第二端口输入，从该环形器的第三端口输出，进入相位解调***；该传感光纤另一端与相邻波分复用器对应的环形器的第三端口相连。
本发明的有益效果：本发明通过使用波长可调的宽带光源和波分复用器以及环形器，将不同波长的光分开，并通过组合环形器，使不同波长的光信号相互交织在不同时间段内，沿着同一个光纤传输至相位解调***中，形成了一个时分复用***。最终使得传感光纤中光脉冲重复频率相较于通常的分布式相位解调传感***中的光脉冲重复频率大大提高，直接大大提高了可探测相位变化的频率上限，在长距离分布式传感***中可以测量高频率信号。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于时分复用技术的分布式声波探测***的原理示意图；
其中，1为宽带的波长可调的脉冲光源；21为第一波分复用器，22为第二波分复用器，23为第三波分复用器，……，2n为第2n波分复用器；31为第一环形器，32为第二环形器，33为第三环形器，……，3n为第3n环形器；41为第一传感光纤，42为第二传感光纤，43为第三传感光纤，……，4n为第4n传感光纤。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
本发明通过波分复用器将宽带的波长可调的脉冲光源不同波长分开，再组合环形器与传感光纤，使不同波长的光信号相互交织在不同时间段内，沿着同一个光纤传输至相位解调***中，最终形成时分复用；本发明形成的时分复用***中，光脉冲重复频率等于脉冲光源重复频率乘以波分复用器的个数。
如图1所示，本发明的工作过程为：
波长可调节的宽带脉冲光源1发出第1个脉冲光，经过第一波分复用器21后，输出波长为λ1的光，进入第一环形器31的第一端口1，λ1的光从第一环形器31的第二端口2输出，经过第一传感光纤41。
第一传感光纤41中的杂质粒子产生瑞利散射光，本实施例中只关心其中的背向瑞利散射光，第一传感光纤41的背向瑞利散射光与入射光相反，背向瑞利散射光进入第一环形器31的第二端口1，从第一环形器31的第三端口3进入相位解调***。
第二环形器32的第二端口2与第一传感光纤41另一端相连接，将第一传感光纤41中的入射光隔离，使之不会产生反射光进入第一环形器31。
第一波分复用器21与第二波分复用器22使用光纤相连，故第1个脉冲光到达第一波分复用器21后经过第二波分复用器22，第二波分复用器22的选择波长为λ2，故波长为λ2的光进入第二环形器32的第一端口1，λ2的光从第二环形器的第二端口2输出，经过第二传感光纤42。
第二传感光纤42中的杂质粒子产生瑞利散射光，第二传感光纤42的背向瑞利散射光与入射光相反，背向瑞利散射光进入第二环形器32的第二端口2，从第二环形器第三端口3进入相位解调***。
第三环形器33第三端口3与第二传感光纤42另一端相连接，将第二传感光纤42中的入射光隔离，使之不会产生反射光进入第二环形器32。
后级的波分复用器、环形器、传感光纤按照上述原理连接；本发明在此不做重复叙述。
相对于λ1在第一传感光纤41中产生的背向瑞利散射光，λ2在第二传感光纤42中产生的背向瑞利散射光在时间上晚于前者进入相位解调***，后级以此类推。
在第1个脉冲内，按照时间先后次序，分别为λ1在第一传感光纤41中产生的背向瑞利散射光，λ2在第二传感光纤42中产生的背向瑞利散射光……
最终，传感光纤中的背向瑞利散射光按照λ1、λ2…λn…的时间次序形成时分复用***。将脉冲重复频率提高至原本的n倍，可将探测相位变换信号的频率上限提升n倍。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种基于波长可调的时分复用***，其特征在于，通过波分复用器将波长可调的脉冲光源的不同波长光分离，然后通过环形器与传感光纤，使不同波长光在对应的传感光纤中产生的瑞丽散射光按照时间次序从第一个传感光纤进入相位解调***中；
波分复用器数量与该脉冲光源所产生波长光数量相同；每一波分复用器对应一环形器；
每一环形器还对应一段传感光纤；具体为：经某波分复用器分离的波长光，从该波分复用器对应的环形器第一端输入，经该环形器第二端输出，在传感光纤中产生瑞利散射光，背向的瑞利散射光经过该环形器的第二端口输入，从该环形器的第三端口输出，进入相位解调***；该传感光纤另一端与相邻波分复用器对应的环形器的第三端口相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于波长可调的时分复用***，其特征在于，相邻波分复用器之间采用光纤相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于波长可调的时分复用***，其特征在于，光脉冲重复频率等于脉冲光源重复频率乘以波分复用器的个数。
CN201811425143.1A 2018-11-27 2018-11-27 一种基于时分复用技术的分布式声波探测*** Active CN109556703B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811425143.1A CN109556703B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于时分复用技术的分布式声波探测***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811425143.1A CN109556703B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于时分复用技术的分布式声波探测***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109556703A CN109556703A (zh) 2019-04-02
CN109556703B true CN109556703B (zh) 2020-04-28

Family

ID=65867644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811425143.1A Active CN109556703B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于时分复用技术的分布式声波探测***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109556703B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110456410B (zh) * 2019-08-28 2021-10-26 之江实验室 基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器
CN110492927B (zh) * 2019-09-27 2024-02-20 中国电子科技集团公司第三十四研究所 一种基于岸基探测的有中继海底光缆扰动监测***
CN110703316B (zh) * 2019-10-23 2021-08-10 电子科技大学 一种光纤地面地震检波方法及***
CN111289851B (zh) * 2020-02-24 2021-06-22 华北电力大学 基于频分复用的分布式gis局放超声光学传感***
CN117109720B (zh) * 2023-09-04 2024-04-26 江南大学 一种基于时分复用技术的分布式光纤振动传感器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105938023A (zh) * 2016-06-02 2016-09-14 中国电力科学研究院 一种具有多级测量结构的分布式拉曼光纤温度测量***和方法
CN106404217A (zh) * 2016-11-17 2017-02-15 太原理工大学 一种基于分布式光纤拉曼测温的新型温度解调方法
CN108051071A (zh) * 2017-12-07 2018-05-18 国网河南省电力公司电力科学研究院 基于室内opgw的分布式光纤测振装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2442745B (en) * 2006-10-13 2011-04-06 At & T Corp Method and apparatus for acoustic sensing using multiple optical pulses
GB201019117D0 (en) * 2010-11-11 2010-12-29 Fotech Solutions Ltd Distributed optical fibre sensor
CN102928063B (zh) * 2012-11-20 2014-02-26 重庆大学 基于波分复用技术的分布式光纤振动传感***
CN103411660B (zh) * 2013-08-29 2014-12-03 山东省科学院激光研究所 光纤分布式声波监测***
CN103575379B (zh) * 2013-11-04 2015-08-26 山东省科学院激光研究所 随机位置点光纤分布式声波传感器
CN105628169A (zh) * 2015-12-28 2016-06-01 中国科学院半导体研究所 基于分布式光纤声传感技术的光纤水听器***
CN106768269A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 威海北洋光电信息技术股份公司 基于pgc原理的光纤水听器***
CN107421628A (zh) * 2017-07-31 2017-12-01 威海北洋光电信息技术股份公司 一种抗偏振衰落干涉型光纤水听器***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105938023A (zh) * 2016-06-02 2016-09-14 中国电力科学研究院 一种具有多级测量结构的分布式拉曼光纤温度测量***和方法
CN106404217A (zh) * 2016-11-17 2017-02-15 太原理工大学 一种基于分布式光纤拉曼测温的新型温度解调方法
CN108051071A (zh) * 2017-12-07 2018-05-18 国网河南省电力公司电力科学研究院 基于室内opgw的分布式光纤测振装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Integrated FP/RFBG sensor with a micro-channel for dual-parameter measurement under high temperature》;Wang Y et al;《Applied optics》;20170520;第56卷(第15期);第4250-4254页 *
《分布式光纤振动传感***距离延伸技术的研究》;李轶;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20170215(第2期);第I140-500页 *
《基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布拉格光栅传感***》;刘川等;《光子学报》;20101130;第39卷(第11期);第2004-2007页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109556703A (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109556703B (zh) 一种基于时分复用技术的分布式声波探测***
CN102612639B (zh) 基于相位的感测
JP6192667B2 (ja) 送信機と受信機との間の測定装置の伝送路の特性を測定するための方法およびセンサシステム
CN100561144C (zh) 分布式光纤振动传感方法及装置
CN101603856B (zh) 一种长距离分布式光纤振动传感***及方法
CN106092305A (zh) 分布式光纤传感***及其振动检测定位方法
CN101620764B (zh) 基于偏振分束检测的分布式光纤振动传感***及传感方法
CN110470327A (zh) 一种光时域分析仪和分析方法
CN104236697B (zh) 一种基于波分复用的分布式光纤振动检测方法及***
US9002150B2 (en) Optical sensing system and method
CN103842782A (zh) 分布型光纤声波检测装置
CN107505041A (zh) 一种基于相位敏感光时域反射计的相位解调装置和方法
CN105784101B (zh) 基于光纤弱反射点阵Fizeau干涉分布式振动传感***及方法
CN105606193A (zh) 基于双可调谐光源的光纤法珀声振动传感装置及解调方法
CN105973450B (zh) 光纤Fizeau干涉阵列分布式振动传感***及方法
CN112762970A (zh) 一种高性能的分布式光纤传感***及方法
CN207923277U (zh) 基于模式复用的单偏振态光纤振动传感***
CN115165067A (zh) 一种基于光信道化的宽带分布式声波传感方法及***
CN112504309A (zh) 光纤光栅振动及应变同时测量的分布式传感***及方法
CN101267254A (zh) 基于谱分复用方法的二线制光纤传感网络及其方法
CN102012283A (zh) 单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器
CN108592963A (zh) 一种时分复用光纤传感***乘性噪声的抑制方法及其***
CN109632075A (zh) 基于双光纤光栅阵列的振动监测***及方法
JP2936352B2 (ja) 光ファイバをセンサとして使用するための方法
JP5008011B2 (ja) 光ファイバセンサアレイ及び光ファイバセンサアレイシステム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant