同时测量静态/动态应变、温度的光纤传感器系统及方法

摘要

本发明公开了一种同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统及方法，发明在B-OTDA传感器系统和Φ-OTDR传感系统的基础上，通过光开关，切换工作模式使光纤传感器系统在两种工作模式下跳转，以实现静态应变与动态扰动的同时测量。本发明实现了基于Φ-OTDR技术的动态扰动及应变传感和基于B-OTDA原理的温度分布及静态形变传感的融合，使得一套传感系统兼具Φ-OTDR和B-OTDA的功能，有效解决了传统B-OTDA只能用于静态应变，而对于即时的动态应变或者外界的微弱扰动无法捕获的缺点，同时也解决了传统Φ-OTDR只能检测动态应变而无法实现静态测量的缺点，在长距离分布式传感系统中有极大的应用前景。

主权项

一种同时测量静态/动态应变与温度的光纤传感器系统，该系统包括：B‑OTDA传感器系统和Φ‑OTDR传感系统，其特征在于，在B‑OTDA传感器系统和Φ‑OTDR传感系统的基础上，还包括光开关，所述光开关用于切换工作模式使光纤传感器系统在两种工作模式下跳转，以实现静态应变与动态扰动的同时测量；所述光开关用于切换两种工作模式具体包括：当光开关a端子与b端子接通时，即相位调制器和第二偏振控制器工作，传感系统回路闭合时，系统工作于B‑OTDA模式；当光开关a端子与c端子接通，即相位调制器和第二偏振控制器不工作，传感系统回路断开时，系统工作于Φ‑OTDR模式；所述B‑OTDA传感器系统具体包括：光纤激光器（1）、第一隔离器（2）、第二隔离器（2）、第一耦合器（3）、第二耦合器（3）、第三耦合器（3）、相位调制器（4）、第一光开关（5）、第二光开关（5）、第三光开关（5）、第一偏振控制器（6）、第二偏振控制器（6）、波形发生器（7）、声光调制器（8）、数据采集处理系统（9）、扰偏器（10）、第一掺铒光纤放大器（11）、第二掺铒光纤放大器（11）、可调谐滤波器（12）、光环形器（13）、光电探测器（14）、波分复用器（15）、拉曼放大系统（16）、微波发生器（17）、电光调制器（18）；所述Φ‑OTDR传感系统具体包括：光纤激光器（1）、第一隔离器（2）、第一耦合器（3）、第二耦合器（3）、第三耦合器（3）、第一光开关（5）、第二光开关（5）、第一偏振控制器（6）、波形发生器（7）、声光调制器（8）、数据采集处理系统（9）、第一掺铒光纤放大器（11）、可调谐滤波器（12）、光环形器（13）、光电探测器（14）、波分复用器（15）、拉曼放大系统（16）；所述光纤激光器(1)、第一隔离器(2)、第一耦合器(3)、相位调制器(4)、第一光开关(5)ba端子、第二耦合器(3)、第一偏振控制器(6)、声光调制器(8)、第三耦合器(3)、扰偏器(10)、第二光开关(5)ba端子、第一掺铒光纤放大器(11)、 光环形器(13)、波分复用器(15)、第二隔离器(2)、第二掺铒光纤放大器(11)、电光调制器(18)、第二偏振控制器(6)、第三光开关(5)ab端子、第二耦合器(3)依次连接，光环形器(13)还依次连接可调谐滤波器(12)、光电探测器(14)和数据采集处理系统（9），波分复用器(15)还连接拉曼放大系统(16)，声光调制器(8)还依次连接波形发生器(7)、数据采集处理系统(9)，数据采集处理系统(9)还依次连接微波发生器(17)和电光调制器(18)，第一光开关（5）c端子与第一耦合器（3）的输出端相连，第二光开关（5）c端子与第三耦合器（3）的输出端相连。