[发明专利]一种基于OFDR技术的光纤传感系统

说明书

本发明提供了一种基于OFDR技术的光纤传感系统，包括：OFDR传感设备及数据处理中心，所述OFDR传感设备包括依次通过第一传输光纤连接的可调谐激光器、第一耦合器、辅助干涉仪、第二耦合器、第三耦合器及光纤环形器，还包括通过第二传输光纤连接的波分复用器及模式匹配器，待测光纤的芯径大于第一传输光纤的芯径，第二传输光纤的芯径等于待测光纤的芯径；所述OFDR传感设备用于产生拍频干涉信号及外部时钟信号；所述数据处理中心用于得到待测光纤的传感数据。本发明能够解决光纤传感系统中瑞利散射信号从大芯径光纤到小芯径光纤的插入损耗问题。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体而言，涉及一种基于OFDR技术的光纤传感系统。

背景技术

光纤传感技术是指光在光纤中传输时，光的强度、波长、相位、频率等特性会随外界施加应力、温度的变化而发生改变；将光信号转化为电信号，使用特定算法对数字信号进行数据解调，就能获得外界的变化情况，起到传感器的作用。光频域反射仪(OFDR)是一种具有高空间分辨率，高传感灵敏度和高定位精度等特点的分布式光纤传感器。

现有技术中，OFDR系统的应用场景主要基于单模光纤进行传感，传感方法是通过将泵浦光和OFDR系统的测试光各自接入单模波分复用器的两个输入端，然后将输入端的两种光信号复用到一根待测GDF光纤中，使两种光信号各自传输。由于待测GDF光纤的芯径大于单模光纤的芯径，需要在所述单模波分复用器与所述待测GDF光纤之间连接模式匹配器。

然而，当待测GDF光纤产生背向瑞利散射信号需反向传输时，由于模式匹配器为单向传输，会出现逆向插入损耗的问题，从而造成背向瑞利散射信号的衰减，影响传感结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于OFDR技术的光纤传感系统，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本发明的具体实施方式，一种基于OFDR技术的光纤传感系统，包括：OFDR传感设备及数据处理中心，其中，所述OFDR传感设备包括可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤环形器、波分复用器以及模式匹配器；其中，所述可调谐激光器、第一光纤耦合器、辅助干涉仪、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤环形器之间通过第一传输光纤连接；

所述波分复用器的一端通过第二传输光纤连接所述光纤环形器，另一端连接待测光纤；

所述模式匹配器的一端通过第二传输光纤连接所述光纤环形器，另一端通过所述第一传输光纤连接所述第三光纤耦合器；其中，所述待测光纤的芯径大于所述第一传输光纤的芯径，所述第二传输光纤的芯径等于所述待测光纤的芯径；

所述OFDR传感设备用于产生拍频干涉信号及外部时钟信号；所述数据处理中心用于接收所述拍频干涉信号及外部时钟信号，并进行处理，得到所述待测光纤的传感数据。

可选的，所述第一传输光纤的芯径范围为9μm～10μm。

可选的，所述第二传输光纤的芯径范围为20μm～100μm。

可选的，所述第二传输光纤与所述待测光纤为无源GDF单模双包层光纤。

可选的，所述辅助干涉仪为马赫-曾德尔干涉仪。

可选的，所述模式匹配器用于将所述待测光纤返回的背向瑞利散射信号进行转换，并通过所述第一传输光纤传输至所述第三光纤耦合器。

可选的，所述光纤传感系统进一步包括，在所述波分复用器与所述待测光纤之间接入泵浦光源，所述泵浦光源用于向所述待测光纤输入需要传输的光信号。

可选的，所述第二光纤耦合器用于将所述第一光纤耦合器输出的扫频光信号分为两路，一路进入所述第三光纤耦合器，一路进入所述待测光纤产生背向瑞利散射信号，所述背向瑞利散射信号与扫频光信号在所述第三光纤耦合器进行混频，产生拍频干涉信号。