【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及分布式光纖傳感，特別涉及一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置及方法。
技術介紹
1、光纖布里淵散射效應是注入光纖的光波場與光纖中的彈性聲波場間相互耦合作用而產生的一種非線性光散射現象，可以實現光纖沿線的溫度、應變實時測量以及精確定位。根據測量機理不同，基于布里淵散射效應的分布式光纖測量裝置可以分為兩大類：基于自發布里淵散射效應的布里淵反射裝置(一般指布里淵光時域反射裝置brillouinopitcal?time?domain?reflection，botdr)以及基于受激布里淵散射效應的布里淵分析裝置。其中布里淵分析裝置，根據定位原理的不同，又可進一步細分為布里淵光時域分析裝置(brillouin?optical?time?domain?analysis，botda)以及布里淵光頻移分析裝置(brillouin?optical?frequency?domain?analysis，bofda)。botdr為單端測量，包括探測激光、探測器、采集單元，裝置結構簡單，但其探測的是微弱的自發布里淵散射光，難以實現長距離、高精度測量；botda和bofda則為雙端測量，包括探測激光、探測激光、探測器、采集單元，探測的是較強的受激布里淵散射光，其測量距離與精度優于botdr，是目前最具應用前景的光纖傳感器。由于光纖布里淵散射的溫度、應變交叉敏感效應，在實際應用中，基于布里淵散射的分布式光纖測量裝置需要實現溫度、應變的解耦，區分出到底是溫度還是應變造成的布里淵頻移變化，從而實現準確的測量。
2、現有技術下，加拿大渥太華
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置及方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，包括布里淵測量模塊和探測光纜模塊，所述布里淵測量模塊為布里淵分析模塊或布里淵反射模塊，探測光纜模塊包括光纖1和光纖2，光纖1和光纖2的包層直徑不同，布里淵測量模塊與探測光纜模塊相連接。
3、進一步的，所述布里淵分析模塊內設置有探測激光、泵浦激光、光纖環形器和探測器，探測激光為脈沖寬度5ns-500ns的脈沖激光，探測激光經過光纖環形器的端口1、2后與光纖1的一端連接，光纖環形器的端口3與探測器相連接，泵浦激光與光纖2的一端連接，光纖1和光纖2并行布設并在另一端進行對接構成測量環路。
4、進一步的，所述布里淵反射模塊內設置有探測激光、光纖環形器、探測器和光開關模塊，光開關模塊設置有兩個輸出端口和一個輸入端口，光開關模塊的兩個輸出端口分別與光纖1和光纖2的輸入端連接，光纖1和光纖2并行布設，探測激光為脈沖寬度10ns-1000ns的脈沖激光，探測激光經過光纖環形器的端口1、2后與光開關模塊的輸入端口相連接，光纖環形器的端口3與探測器相連接。
5、作為優選，所述光纖1為包層直徑125um的單模光纖，光纖2為包層直徑80um的細徑光纖。
6、作為優選，探測激光為窄線寬半導體激光器，線寬為5khz-500khz。
7、作為優選，泵浦激光為窄線寬半導體激光器，線寬為5khz-500khz，并且與探測激光的波長差為9-13ghz。
8、本專利技術要解決的另一技術問題是提供一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置的方法，應用于上述的分布式光纖溫度應變同時測量的裝置中，包括如下步驟：
9、通過布里淵分析模塊進行分布式光纖溫度應變同時測量時，布里淵分析模塊連接兩種不同包層直徑的光纖1和光纖2，光纖1和光纖2并行布設并在另一端進行對接構成測量環路；
10、通過布里淵反射模塊進行分布式光纖溫度應變同時測量時，布里淵反射模塊通過光開關模塊分別連接兩種不同包層直徑的光纖1和光纖2，光纖1和光纖2并行布設。
11、作為優選，通過布里淵分析模塊進行測量時，改變探測激光或者泵浦激光的頻率，使得探測光纜模塊上產生布里淵放大效應，并被探測器所探測，同時獲得從光纖1經對接處后到光纖2的全程的布里淵頻移分布數據；
12、進一步的，通過布里淵分析模塊進行測量時，以光纖1和光纖2在另一端進行對接處為分界點，前一半為光纖1的布里淵頻移分布數據；后一半經距離翻轉后為光纖2的布里淵頻移分布數據。
13、作為優選，通過布里淵反射模塊進行測量時，通過控制光開關模塊，使光纖環形器的端口2與光纖1的相連接，探測激光在光纖1上產生的自發布里淵散射，并被探測器所探測，獲得光纖1的布里淵頻移分布數據；
14、進一步的，通過布里淵反射模塊進行測量時，通過控制光開關模塊，使光纖環形器的端口2與光纖2的相連接，探測激光在光纖2上產生的自發布里淵散射，并被探測器所探測，獲得光纖2的布里淵頻移分布數據；
15、進一步的，得到光纖1和光纖2的布里淵頻移分布數據后，利用光纖1和光纖2的布里淵頻移-溫度系數、布里淵頻移-應變系數，聯立方程組得到光纖1各點的溫度、應變值或光纖1和光纖2各點的溫度、應變值。
16、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
17、1.本專利技術中，光纖1和光纖2是并行布設并且包層直徑不同，由于光纖應變(光纖受到軸向拉力或壓力時沿其軸線的變形)與光纖包層直徑的平方的成反比，即在相同拉力或者壓力作用下，光纖包層直徑越大，光纖應變越小；光纖1、光纖2的包層直徑差異越大，則其布里淵頻移-應變系數差異越大；光纖1、光纖2的材質相似，則其布里淵頻移-溫度系數也相似；通過標定可以得到光纖1、2的布里淵頻移-應變系數、布里淵頻移-溫度系數，結合布里淵測量模塊實時測量得到的光纖1、2的布里淵頻移分布數據聯立方程組，可以得到光纖1、2各點的溫度和應變值，實現布里淵頻移交叉敏感效應的解耦。
18、2.本發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：包括布里淵測量模塊和探測光纜模塊，所述布里淵測量模塊為布里淵分析模塊或布里淵反射模塊，探測光纜模塊包括光纖1和光纖2，光纖1和光纖2的包層直徑不同，布里淵測量模塊與探測光纜模塊相連接。
2.如權利要求1所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：所述布里淵分析模塊內設置有探測激光、泵浦激光、光纖環形器和探測器，探測激光為脈沖寬度5ns-500ns的脈沖激光，探測激光經過光纖環形器的端口1、2后與光纖1的一端連接，光纖環形器的端口3與探測器相連接，泵浦激光與光纖2的一端連接，光纖1和光纖2并行布設并在另一端進行對接構成測量環路。
3.如權利要求1所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：所述布里淵反射模塊內設置有探測激光、光纖環形器、探測器和光開關模塊，光開關模塊設置有兩個輸出端口和一個輸入端口，光開關模塊的兩個輸出端口分別與光纖1和光纖2的輸入端連接，光纖1和光纖2并行布設，探測激光為脈沖寬度10ns-1000ns的脈沖激光，探測激光經過光纖環形器的端口1、2后與光開關模塊的輸
4.如權利要求1所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：所述光纖1為包層直徑125um的單模光纖，光纖2為包層直徑80um的細徑光纖。
5.如權利要求2所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：探測激光為窄線寬半導體激光器，線寬為5kHz-500kHz；
6.一種分布式光纖溫度應變同時測量的方法，應用于如權利要求1所述的分布式光纖溫度應變同時測量的裝置中，其特征在于，包括以下步驟：
7.如權利要求6所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的方法，其特征在于，通過布里淵分析模塊進行測量時，改變探測激光或者泵浦激光的頻率，使得探測光纜模塊上產生布里淵放大效應，并被探測器所探測，同時獲得從光纖1經對接處后到光纖2的全程的布里淵頻移分布數據。
8.如權利要求7所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的方法，其特征在于，通過布里淵分析模塊進行測量時，以光纖1和光纖2在另一端進行對接處為分界點，前一半為光纖1的布里淵頻移分布數據；后一半經距離翻轉后為光纖2的布里淵頻移分布數據。
9.如權利要求6所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的方法，其特征在于，通過布里淵反射模塊進行測量時，通過控制光開關模塊，使光纖環形器的端口2與光纖1的相連接，探測激光在光纖1上產生的自發布里淵散射，并被探測器所探測，獲得光纖1的布里淵頻移分布數據；通過控制光開關模塊，使光纖環形器的端口2與光纖2的相連接，探測激光在光纖2上產生的自發布里淵散射，并被探測器所探測，獲得光纖2的布里淵頻移分布數據。
10.如權利要求8、9所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的方法，其特征在于，得到光纖1和光纖2的布里淵頻移分布數據后，利用光纖1和光纖2的布里淵頻移-溫度系數、布里淵頻移-應變系數，聯立方程組得到光纖1各點的溫度、應變值或光纖1和光纖2各點的溫度、應變值。
...【技術特征摘要】
1.一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：包括布里淵測量模塊和探測光纜模塊，所述布里淵測量模塊為布里淵分析模塊或布里淵反射模塊，探測光纜模塊包括光纖1和光纖2，光纖1和光纖2的包層直徑不同，布里淵測量模塊與探測光纜模塊相連接。
2.如權利要求1所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：所述布里淵分析模塊內設置有探測激光、泵浦激光、光纖環形器和探測器，探測激光為脈沖寬度5ns-500ns的脈沖激光，探測激光經過光纖環形器的端口1、2后與光纖1的一端連接，光纖環形器的端口3與探測器相連接，泵浦激光與光纖2的一端連接，光纖1和光纖2并行布設并在另一端進行對接構成測量環路。
3.如權利要求1所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：所述布里淵反射模塊內設置有探測激光、光纖環形器、探測器和光開關模塊，光開關模塊設置有兩個輸出端口和一個輸入端口，光開關模塊的兩個輸出端口分別與光纖1和光纖2的輸入端連接，光纖1和光纖2并行布設，探測激光為脈沖寬度10ns-1000ns的脈沖激光，探測激光經過光纖環形器的端口1、2后與光開關模塊的輸入端口相連接，光纖環形器的端口3與探測器相連接。
4.如權利要求1所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：所述光纖1為包層直徑125um的單模光纖，光纖2為包層直徑80um的細徑光纖。
5.如權利要求2所述的一種分布式光纖溫度應變同時測量的裝置，其特征在于：探測激光為窄線寬半導體激光器，線寬為5khz-500...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張春艷，涂勤昌，王曉雷，盧海洋，
申請(專利權)人：杭州光傳科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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