应力变化量，在图形化界面上显示输出。探测光产生装置的输出光经过相关光学器件的处理，转变成偏振态一致的脉冲光，连接至第一光环形器的第一端口，第一光环形器的第二端口与拉曼光纤激光器经AOM的输出端分别连接至波分复用器，第一光环形器的第三端口通过第一光纤光栅连接至第二光环形器的第一端口，第二光环形器的第二端口连接第二光纤光栅，第二光环形器的第三端口通过第三光纤光栅，经親合器将传感光纤反射回来的布里渊散射光和本地频移光进行光的相干检测，提取后向布里渊散射信号。在以上器件中其中第一传感光纤的长度不大于50km，第二传感光纤的长度不大于50km。第一光纤光栅和第三光纤光栅的中心波长与探测光产生装置的波长相同，带宽不大于0.2nm。第二光纤光栅的中心波长与探测光产生装置的波长相同，带宽为l-2nm。
[0019]参见图2，为了对本发明的效果进行验证，第一传感光纤取45km长，第二传感光纤取43.2km长，并在第二传感光纤中加入加热装置，加热装置安装在第二传感光纤的第39.4-42.6km处，共计3.2km，并将温度加热至约80°C。拉曼光纤激光器的波长取1480nm，探测脉冲模块的波长取1535nm，拉曼光纤激光器和探测脉冲模块分别发出来的光通过波分复用器后耦合进入45km传感光纤，光在传感光纤中传输时会随着传感距离的增大而逐渐衰减，在传感光纤45km处，通过EDFA将光信号放大后连接至后端的传感光纤，放大后的光信号在光纤中继续传输39.4km后，通过加热装置加热后端的3.2km的传感光纤，光信号通过该段光纤后，最后进入尾端的的0.6km的传感光纤，光信号在每一段光纤中传输时都会产生后向自发布里渊散射信号，该信号将从环形器I的3端口输出，当后向散射信号进入环形器2时，FBGl和FBG3的中心波长为1534.9nm，带宽为0.2nm，这两个FBG可以滤除后向散射信号中的瑞利散射光，而使自发布里渊散射光通过，FBG2的中心波长为1534.96nm，带宽为lnm，通过拉曼泵浦产生的放大的自发拉曼噪声可以通过FBG2滤除，通过3个FBG后，自发布里渊散射信号将会通过外差处理方法，提取布里渊散射信号，本发明的实验结果及分析对比如图3、4所示。
[0020]图3为采用本发明所得到的在传感光纤加热区域附近的后向布里渊散射信号幅值，在传感光纤84.4km?87.6km的位置上，可以清楚地观测到后向布里渊散射信号的幅值变化，在传感光纤87km附近，BOTDR系统的温度分辨率约为5.7°C。
[0021]图4中的三条曲线分别表示采用如图中所示的三种方法所得到的BOTDR系统的温度分辨率，保持探测脉冲光的功率为20mw或lOOmv，在没有加入光放大的情况下所得到BOTDR系统的温度分辨率都是非常低的，并且随着传感光纤距离的增加，系统的温度分辨率下降非常快，而采用本发明方法所得到温度分辨率随着传感距离的增大，下降非常慢，有利于显著增强系统性能，提高远距离BOTDR系统的温度分辨率。
【主权项】
1.一种利用分布式拉曼放大和EDFA技术提高远距离BOTDR系统温度分辨率的装置，其特征在于，包括拉曼光纤激光发生装置、探测脉冲光产生装置、波分复用器、光环形器、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、親合器、光电探测器、第一传感光纤、第二传感光纤、第一耦合器、第二耦合器、第一 EDFA、电光调制器、混频滤波器、频谱分析仪、AD数据采集单元和显示装置，上述的探测光产生装置后端加上光隔离器，防止反射光对光源进行干扰和损伤，然后进入光衰减器和EDFA的组合可以放大光强、精细调节光功率，最后经过偏振控制器、声光调制器、环形器和匹配光栅的组合可以将光信号调制成低噪声、偏振方向一致的脉冲光，探测脉冲光产生装置的输出端连接第一光环形器的第一端口，第一光环形器的第二端口与第一声光调制器的输出端分别连接波分复用器，第一光环形器的第三端口通过第一光纤光栅连接第二光环形器的第一端口，第二光环形器的第二端口连接第二光纤光栅，第二光环形器的第三端口通过第三光纤光栅连接第二耦合器的一个输入端，波分复用器连接第一耦合器并由一个输出端分出一路光引入到电光调制器中，用IlGHz的频率对其进行调制，用于产生频移之后的本地光，并输出到第二耦合器的另一输入端，第一耦合器的另一输出端通过第一传感光纤连接EDFA，EDFA连接第二传感光纤，第二耦合器的输出端连接光电探测器后，依次经过混频滤波器、频谱分析仪、AD数据采集单元后连接显示装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第一传感光纤的长度不大于50km。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第二传感光纤的长度不大于50km。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一光纤光栅和第三光纤光栅的中心波长与探测光产生装置的波长相同，带宽不大于0.2nm。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第二光纤光栅的中心波长与探测光产生装置的波长相同，带宽为l_2nm。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的探测脉冲光产生装置包括依次连接的探测光产生装置、光隔离器、光衰减器、第二 EDFA、偏振控制器和第一声光调制器，所述的拉曼光纤激光发生装置包括依次连接的拉曼光纤激光器和第二声光调制器，且第一声光调制器和第二声光调制器保持同步开关状态。
【专利摘要】本发明公开了一种利用分布式拉曼放大和EDFA技术提高远距离BOTDR系统温度分辨率的装置，该装置包括本发明光纤传感系统器件、利用所搭建的BOTDR系统测量得到的相关实验数据、以及利用该方法和常规方法所得到的温度分辨率对比图。本发明装置可以提高远距离BOTDR系统的温度分辨率。
【IPC分类】G01D3-036, G01D5-353
【公开号】CN104776870
【申请号】CN201410826140
【发明人】熊玉华, 李友如, 陶令, 胡艳红, 甘地, 高才, 彭涛, 任伟
【申请人】长城信息产业股份有限公司, 长沙湘计海盾科技有限公司, 湖南海盾光纤传感技术工程实验室有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年12月25日