基于MZI传感和布里渊传感协作的长距离、高空间分辨率传感系统

摘要

本发明公开了一种基于MZI传感和布里渊传感协作的长距离、高空间分辨率传感系统，由MZI传感器先获得温度（或应变）的异常区域，然后将布里渊传感的测量范围设定在由MZI传感确定的异常区域。其结合了MZI传感和布里渊传感的优越性能。因此，结合MZI可以消除布里渊传感中空间分辨率和测量精度的矛盾。同时，每次测量时，布里渊传感的测量范围由MZI的空间分辨率决定。利用MZI传感的快速响应能力，可以确定温度（或应变）发生的大致区域。根据MZI传感确定的温度（或应变）异常区域，将布里渊传感测量范围确定在上述区域，从而可以大大提高分布式光纤传感系统的测量速率和空间分辨率。

主权项

基于MZI传感和布里渊传感协作的长距离、高空间分辨率传感系统，其特征在于由以下步骤实现：<1>从窄线宽激光器（10）出来的激光经光耦合器（13）后一分为二分别进入光调制器（12）和光耦合器（15）；<2>从光调制器（12）出来的光经光调制器（11）进入光耦合器（4），然后一分为二分别进入传感光纤（5）和参考光纤（9），其中光调制器（12）和光调制器（11）的状态取决于信号处理及控制单元（17）；<3>从传感光纤（5）和参考光纤（9）出来的光经光耦合器（6）后经返回光纤（16）进入光耦合器（15），然后到达光电探测器（14）；<4>从光耦合器（13）中进入光耦合器（15）中的光经返回光纤（16），进入光耦合器（6），然后一分为二，分别进入传感光纤（5）和参考光纤（9），经光耦合器（4）合波后进入光耦合器（3），然后再一分为二，一路经光滤波器（2）进行滤波，得到与窄线宽激光器（10）同波长的光信号（即马赫曾德尔干涉仪信号），经光电探测器（1）后进入信号处理及控制单元（17），另一路信号经光滤波器（8）进行滤波，得到受激布里渊信号，然后经光电探测器（7）后进入信号处理及控制单元（17）；<5>信号处理及控制单元（17）将从光电探测器（1）和光电探测器（14）得到的信号进行相关运算；如果相关运算中没有发现沿传感光纤温度（或应变）的异常，则信号处理及控制单元（17）不对光电探测器（7）中输出的信号进行处理，同时，给光调制器（12）和光调制器（11）一幅度不变的电信号，如果相关运算显示沿传感光纤温度（或应变）的异常，则给光调制器（12）施加高频信号，给光调制器（11）施加一脉冲信号，这样经光调制器（12）和光调制器（11）输出的信号为一移频的光脉冲信号，其频率相对窄线宽光源（10）的频率上移约11GHz左右，这样在传感光纤和参考光纤中由左向右传输的泵浦光和由右向左传输的探测光产生受激布里渊散射；<6>根据相关运算结果，信号处理及控制单元可以确定温度（或应变）异常的大致区域，然后产生控制时钟；根据控制时钟，信号处理及控制单元（17）只对温度（或应变）异常区域作用的探测光信号进行处理；<7>在获取沿传感光纤温度（或应变）异常的大小及位置后，信号处理及控制单元（17）重新将光调制器（12）和光调制器（11）的控制信号置成一幅度不变的电信号，并且只对从光电探测器（1）和光电探测器（13）出来的信号进行处理。