一种基于OTDR的融合系统的制作方法

本技术涉及光传感，特别是涉及一种基于otdr的融合系统。

背景技术：

1、在光纤传感器的发展过程中，分布式传感器代表了一类特殊的光纤传感器，它可以监测沿光纤任意点的不同物理参数(应变、温度、振动和压力等)。当需要监测的点数量较大时，分布式传感器比传统的点传感器具有明显的优势。光时域反射仪(optical time-domain reflectometer，otdr)实现光纤监测的主要原理是光脉冲注入光纤中作为探测信号。在光脉冲沿着光纤传播时，光纤将会产生向各个方向的瑞利散射，各方向瑞利散射中背向散射部分将随着脉冲光前向传输而不断从光纤不同位置背向返回光脉冲初始入射处，当前向传输的探测光遇到光纤机械固接头、光纤断裂处时，就会产生菲涅尔反射。背向瑞利散射信号和菲涅尔反射信号通过环形器后输入电光模块，根据接收到背向瑞利散射和菲浬尔反射信号的时间和功率大小，就能测量出光纤的损耗特性、长度及光纤断裂处或机械固接头处位置等信息。

2、相位敏感光时域反射(phase-sensitive optical time-domain reflectometry，φ-otdr)技术、布里渊光时域反射(brillouin optical time domain reflectometry，botdr)和相干光时域反射(coherent optical time domain reflectometry，cotdr)是三种应用广泛的分布式光纤传感技术；φ-otdr技术是分布式光纤传感中灵敏度最高的技术手段之一，其采用高相干性的窄线宽激光器作为光源，传感光纤受外界扰动后的信号被探测器持续采集和处理，并利用光程的变化量对相位变化实现解调，重构沿光纤外界的扰动信息，进而重建和识别外界扰动信息，在多个领域均有相关应用。botdr利用自发布里渊散射光与入射光的频率差对温度和应变的变化敏感的特性，实现温度和应变的分布式传感。cotdr利用相干探测技术，具有很高的接收机灵敏度，大幅提高otdr动态范围，可以监测超长距离的光纤。cotdr结合edfa(erbium doped fiber amplifier，掺铒光纤放大器)在线放大可以应用到多跨段长跨距波分复用系统中，实现对多跨段传输光缆的监测。

3、然而现有分布式光纤传感系统大都是独立系统独立工作，重复利用率较低，进行多参量测量时，操作较复杂。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种基于otdr的融合系统，目的在于解决现有分布式光纤传感系统大都是独立系统独立工作，重复利用率较低，进行多参量测量时，操作较复杂的问题。

2、为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供一种基于otdr的融合系统，所述融合系统包括：光源模块、探测光处理模块、信号处理模块、分光模块、环形器和传感光纤，其中：

3、所述光源模块的探测光输出端和所述探测光处理模块的输入端耦合，适用于向所述探测光处理模块发送探测光；

4、所述光源模块的至少两个本振光输出端和所述信号处理模块的输入端耦合，适用于向所述信号处理模块发送至少两种不同波长的本振光；

5、所述环形器和所述探测光处理模块的输出端耦合，所述环形器和所述传感光纤耦合，适用于从所述探测光处理模块获取探测光，将探测光发送到所述传感光纤，并从所述传感光纤处获取总散射光；

6、所述环形器还和所述分光模块的输入端耦合，适用于将总散射光发送给所述分光模块；

7、所述分光模块的至少两个输出端和所述信号处理模块耦合，适用于将总散射光分解成至少两路散射光，并将全部散射光发送到所述信号处理模块；

8、其中，本振光和相应的散射光在所述信号处理模块中配对处理，实现多个目标参量的测量。

9、进一步地，所述信号处理模块包括：数据采集卡、第一相干接收机和第二相干接收机，其中：

10、所述第一相干接收机的第一输入端与所述分光模块耦合，第二输入端与所述光源模块耦合；

11、所述第二相干接收机的第一输入端与所述分光模块耦合，第二输入端与所述光源模块耦合；

12、所述第一相干接收机和所述第二相干接收机的输出端分别与所述数据采集卡耦合，适用于对本振光和散射光进行拍频，所述数据采集卡用于对拍频后的信号进行采集和处理，进而获取多个目标参量。

13、进一步地，所述光源模块包括：第一光源、第一耦合器、第二光源、第二耦合器和合波器：

14、所述第一耦合器的输入端和所述第一光源的输出端耦合，所述第一耦合器的第一输出端和所述第一相干接收机的第二输入端耦合；

15、所述第二耦合器的输入端和所述第二光源的输出端耦合，所述第二耦合器的第一输出端和所述第二相干接收机的第二输入端耦合；

16、所述合波器的第一输入端和所述第一耦合器的第二输出端耦合，所述合波器的第二输入端和所述第二耦合器的第二输出端耦合，所述合波器的输出端和所述探测光处理模块的输入端耦合，适用于将两路探测光耦合进所述探测光处理模块。

17、进一步地，所述分光模块包括分波器，其中：

18、所述分波器的输入端和所述环形器耦合，所述分波器的第一输出端和所述第一相干接收机的第一输入端耦合，所述分波器的第二输出端和所述第二相干接收机的第一输入端耦合，适用于将总散射光分解为第一散射光和第三散射光，将第一散射光发送到所述第一相干接收机，将第三散射光发送到所述第二相干接收机；

19、所述第一相干接收机用于对来自所述第一耦合器的第一本振光和来自所述分波器的第一散射光进行拍频，所述第二相干接收机用于对来自所述第二耦合器的第三本振光和来自所述分波器的第三散射光进行拍频；

20、所述第一本振光为φ-otdr的本振光，所述第一散射光为φ-otdr的散射光，所述第三本振光为cotdr的本振光，所述第三散射光为cotdr的散射光，所述融合系统为φ-otdr和cotdr融合系统。

21、进一步地，所述光源模块还包括电光调制器，所述分光模块包括分波器和窄带滤波器，其中：

22、所述分波器的输入端和所述环形器耦合，所述分波器的第一输出端和所述窄带滤波器的输入端耦合，所述分波器的第二输出端和所述第二相干接收机的第一输入端耦合，所述窄带滤波器的第二输出端和所述第一相干接收机的第一输入端耦合；

23、所述电光调制器的输入端和所述第一耦合器的第一输出端耦合，所述电光调制器的输出端和所述第一相干接收机的第二输入端耦合；

24、所述第一相干接收机用于对来自所述电光调制器的第二本振光和来自所述窄带滤波器的第二散射光进行拍频，所述第二相干接收机用于对来自所述第二耦合器的第三本振光和来自所述分波器的第三散射光进行拍频；

25、所述第二本振光为botdr的本振光，所述第二散射光为botdr的散射光，所述第三本振光为cotdr的本振光，所述第三散射光为cotdr的散射光，所述融合系统为botdr和cotdr融合系统。

26、进一步地，所述信号处理模块还包括第三相干接收机，所述光源模块还包括第三耦合器，其中：

27、所述第三耦合器的输入端和所述第一耦合器的第一输出端耦合，所述第三耦合器的第一输出端和所述第三相干接收机的第二输入端耦合，所述第三耦合器的第二输出端和所述电光调制器的输入端耦合，所述第三相干接收机的第一输入端和所述窄带滤波器的第一输出端耦合；

28、所述第三相干接收机用于对来自所述第三耦合器的第一本振光和来自所述窄带滤波器的第一散射光进行拍频；

29、所述第一本振光为φ-otdr的本振光，所述第一散射光为φ-otdr的散射光，所述融合系统为φ-otdr、botdr和cotdr融合系统。

30、进一步地，分波器的第二输出端输出的是第一预设波长的瑞利散射光，窄带滤波器的第一输出端输出的是第二预设波长的瑞利散射光，窄带滤波器的第二输出端输出的是布里渊散射光。进一步地，所述光源模块包括第一光源、第一耦合器、第三耦合器和电光调制器，所述分光模块包含窄带滤波器，其中：

31、所述第一耦合器的输入端和所述第一光源的输出端耦合，所述第一耦合器的第一输出端和所述第三耦合器的输入端耦合，所述第一耦合器的第二输出端和所述探测光处理模块的输入端耦合；

32、所述第三耦合器的第一输出端和所述第一相干接收机的第二输入端耦合，所述第三耦合器的第二输出端和所述电光调制器的输入端耦合，所述电光调制器的输入端和所述第二相干接收机的第二输入端耦合；

33、所述窄带滤波器的输入端和所述环形器耦合，所述窄带滤波器的第一输出端和所述第一相干接收机的第一输入端耦合，所述窄带滤波器的第二输出端和所述第一相干接收机的第二输入端耦合；

34、所述第一相干接收机用于对来自所述第三耦合器的第一本振光和来自所述窄带滤波器的第一散射光进行拍频，所述第二相干接收机用于对来自所述电光调制器的第二本振光和所述窄带滤波器的第二散射光进行拍频；

35、所述第一本振光为φ-otdr的本振光，所述第一散射光为φ-otdr的散射光，所述第二本振光为botdr的本振光，所述第二散射光为botdr的散射光，所述融合系统为φ-otdr和botdr融合系统。

36、进一步地，所述探测光处理模块包括声光调制器和放大器，其中：

37、所述声光调制器的输入端和所述光源模块的探测光输出端耦合，所述声光调制器的输出端和所述放大器的输入端耦合，所述放大器的输出端和所述环形器耦合，适用于将处理后的探测光发送给所述环形器。

38、进一步地，第一相干接收机和第二相干接收机都包含偏振分级混频器和pd探测器。

39、在本实用新型中，所述光源模块的探测光输出端和所述探测光处理模块的输入端耦合，所述光源模块的至少两个本振光输出端和所述信号处理模块的输入端耦合，所述环形器和所述探测光处理模块的输出端耦合，所述环形器和所述传感光纤耦合，所述环形器还和所述分光模块的输入端耦合，所述分光模块的至少两个输出端和所述信号处理模块耦合，利用模块化组合设计构成了所述融合系统，本振光和对应的散射光在所述信号处理模块中配对处理，实现多个目标参量的测量。将多个otdr的功能集成在所述融合系统中，解决了相同器件重复利用问题，可实现外界扰动、温变、应变或长距离衰耗等多目标参量的分布式测量。