一种同时测量温度、应变、振动的方法

摘要

本发明公开了一种分布式光纤传感装置，包括：稳频激光器，单边带调制器，光脉冲发生器，光放大单元，扰偏单元，光环形器或者光耦合器，传感光纤，分光单元，第一光探测器，第二光探测器，第三光探测器，高速数据采集单元和系统控制与数据处理单元，系统控制与数据处理单元分别与稳频激光器和光脉冲发生器电连接，系统控制与数据处理单元通过微波发生器与单边带调制器电连接，优点是采用高稳定激光光源与微波调频相结合，经过独特控制与数据处理过程可实现温度、应变、振动的同时测量。

主权项

一种同时测量温度、应变与振动的方法，使用如下的分布式光纤传感装置，包括：稳频激光器(1)，单边带调制器(2)，光脉冲发生器(3)，光放大单元(4)，扰偏单元(5)，光环形器或者光耦合器(6)，传感光纤(7)，分光单元(8)，第一光探测器(91)，第二光探测器(92)，第三光探测器(93)，高速数据采集单元(9)和系统控制与数据处理单元(10)，所述的系统控制与数据处理单元(10)分别与所述的稳频激光器(1)和所述的光脉冲发生器(3)电连接，所述的系统控制与数据处理单元(10)通过微波发生器(21)与所述的单边带调制器(2)电连接，所述的稳频激光器(1)岀射频率稳定的激光，所述的单边带调制器(2)实现光频率平移，所述的光脉冲发生器(3)和所述的光放大单元(4)将频率移动后的激光转变成低噪声高峰值功率的光脉冲输出，所述的扰偏单元(5)和所述的光环形器或者光耦合器(6)将光脉冲输入所述的传感光纤(7)，所述的分光单元(8)将所述的传感光纤(7)的散射光分为瑞利光(81)，拉曼stokes光(82)以及拉曼anti‑stokes光信号(83)输出，所述的第一光探测器(91)探测瑞利光(81)，所述的第二光探测器(92)探测拉曼stokes光(82)，所述的第三光探测器(93)探测拉曼anti‑stokes光(83)，所述的高速数据采集单元(9)用于同步采集上述的三个光信号，所述的系统控制与数据处理单元(10)用于计算分析采集数据，实现温度、应变、振动的同时探测，其特征在于测量方法包括如下步骤：(1)系统控制与数据处理单元(10)控制微波发生器(21)扫描频率，对稳频激光器(1)岀射的频率稳定激光进行光频率扫描，在各个光频率点下，第一光探测器(91)与高速数据采集单元(9)均对瑞利光(81)通过多次探测采集与累加获取一条平均的瑞利散射信号，系统控制与数据处理单元(10)将各个光频率点下的瑞利信号记录保存，从而获得传感光纤(7)上各采样点的频谱响应数据，通过对先后两次探测的频谱数据做互相关处理，获得由温度、应变引起的频移数据；(2)系统控制与数据处理单元(10)在同一光频率点下，对光探测器(91)与高速数据采集单元(9)相邻两次采集的瑞利信号数据做减法处理，获得传感光纤(7)的实时振动信息；(3)系统控制与数据处理单元(10)对第二光探测器(92)探测的拉曼stokes光信号(82)在各个光频率点下做累加平均，对第三光探测器(93)探测的拉曼anti‑stokes光信号(83)也做同样处理，根据二者的平均值数据计算光纤温度分布，对各个频率点下的测量所得的温度数据再做累加平均，得到一次完整测量的最终温度；(4)由瑞利散射谱频移量与拉曼散射得到的光纤温度分布解调出传感光纤(7)的应变分布。