相干光时域反射装置和分布式光纤传感器的制作方法

本发明涉及光纤和应力、弯曲等方面在光纤上的分布的测量技术，特别是一种相干光时域反射装置和分布式光纤传感器。
背景技术：
：光纤在使用中会受到弯曲、受力和内应力的影响。例如，用于光网络或者光通信网络连接，都会受到光纤弯曲或应力损失，这些都会对光纤的可靠性和寿命造成影响。这种弯曲或受力目前普遍都是通过目前市场上商用的1310nm或1550nm的光时域反射计(OTDROpticalTimeDomainReflectometer)等设备来测量。众所周知，在光通信国际标准化采用的单模光纤或者光缆，用于光传感和光检测系统时，接收到的声音或震动或受力等各种信号，可以通过光时域反射计进行测量，测量波长一般为1550nm，或者在通信常用的波长1250～1650nm之间，在测量中区分声音或者震动或者受力来自什么样的侵入，例如人为噪声、人跑动或走动引起的震动、车辆行驶引起震动、机器挖掘等等，采用已知波长，通过测量不同距离和位置的光纤中的光相位或光程的不同信息来感知到。该传统的技术还可进一步用于石油或天然气勘测中的地震震源测量等。这种测量方法的一个主要原理，是基于干涉仪的方法，因而对于多数已经安装的电信光纤来说，震动、声音和受力信号都可以包含在光相位或光程差当中。虽然传统的OTDR测量方法，能够分辨光纤损耗和光纤长度，但是不能在传感光纤上提供声音或震动或受力特征，因为传统的OTDR设备测量光的相位或延迟相干性不足，不能测量高频的声音或震动或受力，例如10Hz到几kHz的频率。为了恰当地表示传感光纤上的声音或震动或受力信号，很重要的一点是光纤局部的相位和光程、信号振幅、频率等；比如说用于通信传感光纤光缆，采用G.652或G.657，或任意单模光纤(SMF)甚至多模光纤(MMF)；都是可以准确的判断沿着或者闭合光纤上任何声音或震动或受力信号的；然而，传统OTDR测量技术无法实施这样的测量。技术实现要素：基于此，有必要针对传统OTDR测量技术无法对传感光纤提供声音或震动或受力特征的问题，提供一种相干光时域反射装置和分布式光纤传感器，其中，所述一种相干光时域反射装置，包括：相干光源单元，用于产生相干探测光；耦合到被测光纤链路的一端的光学耦合单元，用于将所述相干探测光引导到所述被测光纤链路中，并接收来自所述被测光纤链路的反射探测光；光学检测单元，耦合到所述光学耦合单元以接收所述反射探测光，所述光学检测单元包括光学干涉仪和光学探测器，所述光学干涉仪沿着不同光路处理所述反射探测光，使之形成由于反射光沿不同路径不同光程而不同的光输出信号；所述光学探测器分别在不同的光路中接收来自所述光学干涉仪的所述光输出信号；设备控制器，其耦合到所述光学检测单元，用于从所述光学探测器接收探测器输出信号，并处理所述探测器输出信号，以提取关于声音或振动或应变相关特性的空间分布的信息，作为沿所述被测光纤链路的与距离相关的分布参数。本发明所提供的相干光时域反射装置，使用相干光源单元、光学耦合单元，光学检测单元和设备控制器，将所述光学耦合单元其连接用于测量的传感光纤(S-FUT)，用来将探测光导入所述传感光纤S-FUT，并在同一端接收和探测从S-FUT返回来的探测光，通过设备控制器提取关于声音或振动或应变相关特性的空间分布的信息，作为沿所述被测光纤链路的与距离相关的分布参数，用来计算声音或震动或受力与所述传感光纤有关的特性，并获取有关测量信息。附图说明图1是一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1A是另一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1B是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1C是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1D是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1E是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1F是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1G是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1H是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1I是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图1J是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图2是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图2A是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图3是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图3A是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图3B是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图4是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图；图4A是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于传统技术中传统OTDR测量技术无法对传感光纤提供声音或震动或受力特征的问题，需要一种用于表征作为沿着感测光纤电缆(S-FUT)的距离的参数的，表征声音或振动或应变相关的光纤特性的新方法，例如，传感光纤的末端，可用于光传感网络的现场监测、测试和测量，例如沿油管或天然气管道或井等。一种测量光纤声音或震动或受力的方法是：测量其引起的光纤长度或者光学相位或光程延迟变化或震动，其中光纤长度或光相位能够通过光纤震动或活动或受拉或受压而引发，而且是和声音或震动或拉力成比例，也和这些事件的频率有关；因此可知被测对象的振幅和频率。而传统的测试方法只能确定相关信号强度，例如以正弦函数不能准确提供信号频率和振幅，传统的方法会限制激光器一致性会因干扰而降低信号以至于信噪比很差。本专利公开了用于测量分布式光相位或光程长度或光程的变化，以及声振动或张力的分布式测量，包括声音或震动的强度、频率信息等；在光纤上至少两个不同距离点(也就是位置)之间，就构成了光传播的光程，例如一段用于光传感或光纤网络的光纤或光缆。本文公开的例子使用一个光输入单元和一个光输出单元，其一端连接一个用于测量的传感光纤(S-FUT)，用来将探测光导入S-FUT，并在同一端接收和探测从S-FUT返回来的探测光。所公开的技术包括一个光输入单元连接到S-FUT，用来发射至少一种波长的两个或更多光脉冲进入到S-FUT，一个光输出单元连接到S-FUT同一端，用来接收来自S-FUT的光信号并提取传感信息。收到的光被分析并提取包含输出光功率或光相位或光延迟的信息，并处理接收的光转换成相应的电子信号，以获得沿着上S-FUT每个位置的信息。一个处理单元可用来计算来自S-FUT不同距离的与光脉冲相关的不同光功率或光相位或光延迟参数的差别，例如，脉冲数n+k和脉冲数n，分别地，这里n和k可以是任何整数值；测量到的脉冲对对应的功率或相位或延迟的参数对应着光纤上声音或震动或受力特征。处理单元也可用来计算声音或震动或受力与S-FUT有关特性(例如，声音或震动或受力的强度等)，包括至少一种上述光纤扰动事件参数值预定的函数或预先设定的结果，例如基于振幅、频率和一个处理单元对声音或震动或受力有关光纤特性更进一步的计算。本专利提供的技术实施例，还包括光纤声音或震动或受力或光相位或延迟长度的信息的仪器校准或使用校正操作，用来准确测量S-FUT的声音或震动或受力有关特征，并获得有关测量信息。另一方面，本发明技术可用于对沿着S-FUT光路来自被测声音或震动或受力原因的识别，例如判断是由于人为挖掘、走路、车辆以及工程或其他原因引起的震动；可通过采用在一端连接到S-FUT上的光输入单元和光输出单元，在S-FUT上附加已知的参考信息，该测量应用可以用于探测石油和天然气勘探中地震源引起的震动。在另一个方面，本发明技术通过采用高灵敏度和嵌入高背向反射传感器设计，可以用来提供一个沿着传感光纤路径来自测量声音或震动相关信息高可靠性增强识别方法；例如将线内光纤布拉格光栅用于传感光纤。在一些安装中，嵌入的高反射反射率可以从-10dB到-70dB。本发明提供的一个相干光时域反射装置的实施例，包括：相干光源单元，用于产生相干探测光脉冲；耦合到被测光纤链路的一端的光学耦合单元，用于将所述相干探测光脉冲引导到所述被测光纤链路中，并接收来自所述被测光纤链路的反射探测光脉冲；光学检测单元，耦合到所述光学耦合单元以接收所述反射探测光脉冲，所述光学检测单元包括光学干涉仪和光学探测器，所述光学干涉仪沿着不同光路处理所述反射探测光脉冲，使之形成由于反射光脉冲沿不同路径不同光程而不同的光脉冲输出信号；所述光学探测器分别在不同的光路中接收来自所述光学干涉仪的所述光脉冲输出信号；设备控制器，其耦合到所述光学检测单元，用于从所述光学探测器接收探测器输出信号，并处理所述探测器输出信号，以提取关于声音或振动或应变相关特性的空间分布的信息，作为沿所述被测光纤链路的与距离相关的分布参数。具体的，所述光学检测单元中的光学干涉仪可以是各种干涉仪配置，包括具有两个光路的马赫-曾德尔干涉仪。在后续的实施例中，一个或多个光相位调制器或光学延迟装置可以插入在光学干涉仪内的一个或两个光路中，以修正或者调节干涉仪的不同光路之间的光相位或延迟差。本发明所提供的相干光时域反射装置，使用相干光源单元、光学耦合单元，光学检测单元和设备控制器，将所述光学耦合单元其连接用于测量的传感光纤(S-FUT)，用来将探测光导入所述传感光纤S-FUT，并在同一端接收和探测从S-FUT返回来的探测光，通过设备控制器提取关于声音或振动或应变相关特性的空间分布的信息，作为沿所述被测光纤链路的与距离相关的分布参数，用来计算声音或震动或受力与所述传感光纤有关的特性，并获取有关测量信息。图1是一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个高分空间辨率相干OTDR，用于解调光相位、补偿激光器相位噪声和消除偏振衰减。图1A是另一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个类似于图1的高分空间辨率相干OTDR，没有参考光纤。图1B是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个类似于图1A的高分空间辨率相干OTDR，没有相位调制。图1C是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个类似于图1B的高分空间辨率相干OTDR，使用了1×2和2×3耦合器。图1D是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个类似于图1A的高分空间辨率相干OTDR，使用了偏振调制或偏振控制器。图1E是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个类似于图1A的高分空间辨率相干OTDR，使用了偏振调制或偏振控制器和延迟调节，用来控制干涉仪时间或光程延迟。图1F是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个高分空间辨率相干OTDR，用于解调光相位，补偿了激光器相位噪声和两个(或更多)探测器偏振差异，并消除偏振衰减。图1G是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个高分空间辨率相干OTDR，用于解调光相位，补偿了激光器相位噪声和消除偏振衰减。图1H是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供用来测量光相位信号、补偿光源相位噪声的低成本高空间分辨率清晰OTDR。图1I是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个低成本高空间分辨率相干OTDR，用于测量光相位信号和补偿光源相位噪声。图1J是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个低成本高空间分辨率相干OTDR，用来测量光相位信号和补偿光源相位噪声，通过采用法拉第旋转镜来消除来自补偿器的任何偏振衰减，低成本设计，使用耦合器作为进入探测器的功率输入连接。图2是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个本发明高空间分辨率相干OTDR，解调光相位和补偿光相位噪声和消除偏振衰减，其中采用可编程光延迟和光偏振扰偏。图2A是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个本发明高空间分辨率相干OTDR，解调光相位和补偿光相位噪声和消除偏振衰减，其中采用可编程光延迟，并使用法拉第反射镜来消除来自补偿器的任何偏振衰减。图3是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个高空间分辨率相干OTDR，通过使用金属管子中的传统光纤(FIMT)来测量声音或震动或受力信号。图3A是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个高空间分辨率相干OTDR，采用传统光纤来测量声音或震动或受力信号，或被监测的任何震动，例如石油或天然气输送管道。图3B是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个测量声音或震动或受力高空间分辨率相干OTDR，通过使用沿着圆桶或类似形状的材料的光纤环。图4是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个测量声音或震动或受力高空间分辨率相干OTDR，通过采用沿着金属管道中的光缆分布光纤光栅(FBG)。图4A是再一个实施例的相干光时域反射装置的结构示意图，本实施例提供一个测量声音或震动或受力高空间分辨率相干OTDR，通过采用光纤光栅(FBG)传感，其中两个光纤光栅之间的光缆是被沿着圆桶或类似形状的材料分布的。本发明所公开的技术可以将高空间分辨的声或振动或应变相关特性，作为沿着感测光纤电缆从单端距离的分布参数，并可以根据测量或监测的信号的幅度和/或频率等来区分事件类型。在附图中，不同图里相同或相近的部件具有相同的参考编号，以突出各个图之间的不同之处。所公开的技术的各个方面，和各自的实施方案，都是基于测量声音或震动或受力的特性。这些方面的实施例可以有利地用于单端光学传感光纤声学或振动或应变信号的测量，例如用于管道，安全，油和井气体测试，测量和监测应用。所公开的示例提供了包括(i)光源控制器，(ii)检测和解调单元，(iii)将模拟和数字信号合并的单个控制单元设备；其中所有组件的测量仪器都位于传感光纤的一端。不同的实施例包含了不同的特点。例如，在所公开的技术的一个实施例中，相干光时域反射装置可以被构造为包括：一个相干光源，其产生某一光波长的相干探测光脉冲；一个光耦合单元，耦合到被测光纤链路的一端，用于将相干探测光脉冲引导到被测光纤链路中，并接收来自被测光纤链路的反射探测光脉冲；一个光学检测单元，耦合到所述光学耦合单元以接收所述反射的探测光脉冲，所述检测单元包括一个光学干涉仪，其沿着两个不同光学路径处理所述反射的探测光脉冲，并由于干涉仪中反射探测光脉冲沿着不同光路径形成不同的光输出信号，光探测器被放置在不同光路径中，用来接收来自光干涉仪的输出光信号；一个控制器耦合到所述光学检测单元用来接收来自光学探测器接收探测输出信号，并处理所述探测器信号，以提取关于声或振动或应变相关特性的空间分布的信息作为沿着所述光纤链路的距离的分布参数。高空间分辨相干光时域反射计(C-OTDR)如图1所示。包括来自CW高相干光源(20)和调制器(22)输出的至少一个脉冲或调制的相干光源，其中所述CW光源可以具有10Hz至10MHz的线宽，并且所述测量将针对至少两个不同的时间，例如t1和t2，并且最好这种测量可以重复数十到数千和/或数千和/或秒(分钟)，或者用户自定义测量时间和/或秒(分钟)。所述光源20包括激光器20，所述激光器20可以是分布反馈(DFB)激光器，外腔激光器(ECL)，光纤DFB激光器等，例如沿着1550nm，或者从1250nm到1650nm的匹配波长，以及可选的光纤放大器(OFA)24可以将脉冲光放大到高功率水平，例如从-10dBm到40dBm，并且可选地，第一滤波器为图中的滤波器26可以减少或去除来自第一光纤放大器图中的光纤放大器24的ASE光，以及第一光环形器图中的光环行器28作为一个背反射光提取器，可在返回路径中选用一个OFA32以放大那些返回变弱的背反射光，以及可选地通常用于滤除大部分ASE光噪声的滤波器34，特别是非常窄的带通滤波器可以用于改善光信号信噪比。值得注意的是，如果检测系统对这些背反射光足够敏感，则可不必应用第二光纤放大器，图中的光纤放大器32和第二滤波器图中的滤波器34。探测还可以包括光相位解调方法，例如使用3x3耦合器40，其中一个相位调制装置可以用于干涉仪型光相位解调方案中。值得注意的是，相位解调耦合器40可以是任何分束比例和/或具有任何端口号，例如。N'×N耦合器，其中N和N'可以是任何整数，其中优选地使用1x3或3x3耦合器作为相位解调器设备40，解调设备40可以跟随零个或一个或多于一个的偏振控制器41A，41B，41C和零个或一个或多于一个的起偏器42A，42B，42C，用于减少或完全消除偏振衰减。具有光学延迟的干涉仪型光相位解调方案也可以补偿激光器相位噪声，以便使用较短的相干长度激光器，其中光学延迟长度典型地等于光脉冲长度，但是其仍然可以是任何光学延迟长度。光学探测器，包括检测装置44A，44B，44C可以是至少一个或多个光电探测器。采样控制单元200执行信号采样，和或在不同时间一个或多个采样数据进行平均，这个采样和平均与经由采样控制单元200的脉冲源同步。光脉冲从连接器(例如光纤)被发射到传感测试光纤(S-FUT)100中，例如，FC/APC或任何类型的连接器，其也接收来自感测光纤100的由瑞利散射或任何类型的光背反射引起的相应背反射光，并且在一些情况下经由连接器或光纤布拉格光栅接收离散(菲涅尔)反射。采样控制单元200除了采样之外，控制或选择返回的反向反射光脉冲以用于不进行平均或部分平均或平均，和用于性能信号处理。更具体地，对于激光脉冲的每个设置k，控制单元200使得被测量的背向反射功率保证至少一对时间t1和t2的紧密间隔可以相互分开可分辨。时间对的中间时间点被定义为两个实际峰值的平均值，即tm＝(t1+t2)/2。一对时间中的功率差是在时间t1和t2之间的感测光纤探测的声学或振动或应变信号的变化。可以针对许多不同时间对的许多不同的OTDR踪迹对来执行相同的计算。值得注意的是，可以应用其他信号处理，例如，采用用户定义的时间段以它们的绝对值或均方根(RMS)均值来平均这些信号差。也可采用如图1A，1B，1C，1D和1E所示的其它不同实施例。图1A是一个如图1的高空间分辨率相干OTDR的示意图，但是没有图1中的参考光纤30，如果被测试光纤的类型或者甚至没必要知道光纤类型，则可能不需要参考。图1B是如图1A的高空间分辨率相干OTDR的示意图，但没有相位调制38，如不需要精确相位测量，或者可以通过工厂或用户校准来完成，就不用相位调制。图1C是如图1A的高空间分辨率相干OTDR的示意图，但是使用1x2耦合器37和2x3耦合器41作为示例，可以使用这种类型的耦合器，但是不限于这两种类型的耦合器。图1D是如图1A的高空间分辨率相干OTDR的示意图，但是使用偏振调制或偏振控制器52来控制探测器之前的输出SOP(偏振状态)。图1E是如图1A的高空间分辨率相干OTDR的示意图，但是使用偏振调制或偏振控制器52和延迟调制器54来控制光学干涉仪的延迟时间或延迟长度。还有如前图所示的其它不同实施例，如图1F，1G，1H，1I和1J；其中1F，1G，来自三个44A，44B和44C或四个探测器的测量功率在采样之前相加在一起，图1A示出了用于消除偏振衰减的两个，三个，四个或更多个探测器通道的偏振差异探测器(PDD)，但是在图1C中，仅使用一个探测器44。为了从干涉仪类型延迟中去除任何偏振问题，如图1H所示，用两个法拉第旋转镜50A和50B反射激光，其中耦合器36可以是任何比率耦合器，例如，2x2或3x3或1x3或2x3耦合器或任何类型的光纤耦合器，或甚至自由空间光束分束器，也可以使用光学路由器，即光学循环器或耦合器，来自耦合器36的另一个未使用的输入端口可以在检测器44之前用作光路由器。值得注意的是，图1H，1I和1J，可以使用一个探测器，但优选使用至少两个或三个探测器用于光相位解调。在另一种设计配置中，为了减少或消除偏振衰减，可以在耦合器和探测器之间插入起偏器，并且可以使用至少两个探测器，也可以使用三个或四个探测器来完全消除任何偏振衰减，并维持高光信噪比(OSNR)。在图2中，使用了偏振控制和延迟控制(图中是38和54)用于两个耦合器之间光路中的偏振控制和光延迟调节，并取消了探测器前面的起偏器和偏振控制器，任何其它方面都与图1中相同。在图2A中基于光干涉仪的补偿器的偏振效应可以通过使用FRM50A和50B去除。实际上，在这种情况下，仍然存在来自传感光纤的偏振衰减，但是它依赖于传感长度空间分辨率和干涉仪延迟长度100，因此如果可以使用短脉冲长度，则其偏振衰减可以非常小或甚至不存在，例如从1ns至10,000ns，并且事实上对于大多数标准电信光纤如G.652和G.657单模光纤确实如此。图3提供了用于现场服务或监测的真实测试服务示例，其中使用相干分布式声传感器(DAS)(即C-OTDR)300仪器用于将连续光脉冲发射到传感光纤100中，并作为接收器和解调器以测量或监测由于声或振动或应变信号撞击传感光纤100，从而检测到来自传感光纤的弱RBS光引起的光相位或干涉的光信号变化。图3A提供了高空间分辨率相干OTDR，通过使用常规光纤，在诸如油或气体管道等监测对象中测量声和/或振动和/或应变信号或任何振动和/或声信号。传感光纤可以沿着气体或油管线缠绕或直线连接。如图3B所示，传感光纤可以沿着圆管120卷绕排列以提高传感光纤检测灵敏度。此外，如图4所示，传感光纤140可以刻上一系列光纤布拉格光栅(FBG)，具有-70dB至-10dB的反射系数，从而增加背向反射的光强度，以提高DAS测量灵敏度和精度。实际上，传感光纤140的这种传感设计可以减少DAS300设计复杂度，以便降低其成本，甚至显著地提高测量精度。图4A进一步将线内FBG含有的传感光纤在圆柱管160上进行缠绕，以便改善传感光纤检测灵敏度，但仍保持高空间分辨率。下面描述本发明(C-OTDR)用于感测光纤长度(距离)上的光纤声学或振动或应变的分布式测量的操作。使用者首先使本发明装置C-OTDR系统初始化，特别是初始化脉冲光源20和22，DAS检测和处理部分，获取N(N≠2)和(高)空间分辨C-OTDR在N个不同时间的不同迹线，以便在至少两个不同时间的至少一个监测感测光纤位置处，测量或监测声或振动或应变感生的光纤长度或光相位振动。应当理解的是，这样的DAS数据处理过程，可根据使用者需要的周期设定，例如少于1秒到几天，几周，几个月或甚至几年。对于来自声音或振动或应变信号引起的光纤长度延迟或光学相位改变越敏感，测量声音或振动或应变的敏感度就越高。否则，如果没有任何声音或振动或应变信号引起的光纤长度或光学相变，则不可能表征任何声音或振动或应变性质，例如人的跑动，机械施工或任何三方侵入，油或气体泄漏等。对于大多数市场上在售的OTDR，一般使用InGaAsAPD。而且，可以使用具有TEC冷却器的高灵敏度InGaAsAPD，使得其可以对检测到的光更敏感，例如，在1550nm波长。对于C-OTDRDAS，优选地使用高相干激光器，随后使用光开关，例如任何一种CW相干激光器加上包括半导体光放大器(SOA)的任何类型的光调制器。也可以使用任何其它激光器和检测器，例如脉冲DFB，脉冲ECL，脉冲DFB光纤激光器或任何CW相干激光器加上任何类型的光学调制器，包括具有能够检测超过波长1700nm或<1200nm的光的任何相关光电探测器的半导体光放大器。实际上，这种激光器和光电探测器是可市场上买到的。本发明装置以分布的方式计算由传感光纤由于声音或振动或应变信号引起的光纤长度或延迟变化或光学相位变化，例如空间分辨光纤长度从0.1μm至10,000μm。如果在不同的任何两个C-OTDR测量时间点之间，在传感光纤上存在光相位或光纤长度或应变差，则可以确定传感光纤(S-FUT)上的声或振动信号幅度或频率，但是要保证这种测量可以维持长达用户需求的时间长度。如果仅做一个测量，则仍然可以确定声学或振动信号，但是需要与参考装置进行比对，例如参考光纤。本发明装置还会根据测量的光纤长度或光学相位变化来执行信号的幅度和频率的计算，并且可以精确地确定这种光纤长度或光学相位变化，例如通过使用校准过的相位或实时校准调制器38，这样的调制器可以以非常低的频率操作，例如，0.01Hz至100Hz。两次测量多于一个被测光纤长度或光学相位更有利于准确确定声学或振动或应变特性。因此，可以分别通过使用来自事件的(例如：来自人工作或车辆行驶或机器挖掘的示例的声音或振动或应变强度和频率)标准测定或其他的已知特征做参考，来估计这样的事件特性。最后一步是计算沿着传感光纤(S-FUT)的距离(z)和测量时间与声音或振动或应变特性的分布参数，然后可以在显示器上绘制用于测量或监测反映如任何三方入侵的二维图像。现在描述空间域的数据结构的示例。在OTDR数据采集之后或者在针对至少两个不同的感测光纤位置的OTDR数据采集的FFT(快速傅里叶变换)操作之后，可获取新的矩阵数据结构(表1)，其包括作为距离的分布参数的K个不同时间tn的K个OTDR轨迹组(z)，每个由对应于一个激光器中心波长的距离zn的N个值的N个点组成，其中n＝1...N，对于总共K个不同波长的激光器：表1：t1P1(t1,z1)......P1(t1,zn)......P1(t1,zN)...........................tkPk(tk,z1)......Pk(tk,zn)......Pk(tk,zN)...........................tKPK(tK,z1)......PK(tK,zn)......PK(tK,zN)分布式声学或振动测量的信号或成像处理在通过OTDR测量承载声音或振动或应变信号的背反射光功率(例如，来自瑞利背散射)之后，可以获得在两个不同光纤距离zn和zn+1之间的传感光纤的应变。如果在光纤上存在声音或振动或应变信号，则这样的应变信号可能由于环境变化而产生，并且可以与其它信号例如温度信号等区分开。优选地，对于每个所述群组在指定距离z处的空间分辨信号的测量包括具有基本上所规定中心距离的距离对，并且所述与声音或振动相关的S-FUT传感特性，是位置相关信号值在至少两个不同的传感光纤长度或距离之间。在计算声音或振动或应变信号引起空间分辨测量参数之后，可以计算声音或振动或应变信号以提取其振幅，频率等，然后可以根据参考测量判断活动事件。优选地，至少一个声音或振动或应变或压力相关的光纤特性被计算为一个预定函数，该函数是沿着光纤路径的所述至少一个声音或振动或应变或压力相关的S-FUT特性与时间之间的函数。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3