一種采用ccpons脈沖編碼的botdr傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，該傳感器包括激光器、光纖耦合器、電光調(diào)制器、光放大器、微波信號發(fā)生器、傳感光纖、光電探測器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與顯示設(shè)備。該傳感器通過互補相關(guān)普羅米修斯標準正交序列（complementary?correlated?Prometheus?orthonormal?sequence，CCPONS)驅(qū)動電光調(diào)制器產(chǎn)生光脈沖序列，將光脈沖序列耦合入傳感光纖，通過對散射回來的布里淵信號做進一步處理來獲得外界環(huán)境的變化信息。CCPONS脈沖編碼可在不降低系統(tǒng)空間分辨率的前提下增加入射脈沖的功率，提高系統(tǒng)的信噪比和溫度、應(yīng)變分辨率，延長傳感距離，實現(xiàn)對溫度和應(yīng)力等參數(shù)的高精度檢測。
【專利說明】—種采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及分布式光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光脈沖編碼技術(shù)的布里淵光時域反射傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]布里淵光時域反射傳感器(Brillouin Optical Time DomainReflectometry, B0TDR)是一種基于自發(fā)布里淵散射的光纖傳感技術(shù)，該技術(shù)通過測量布里淵散射光譜的頻移量和功率值便可以實現(xiàn)溫度和應(yīng)力的同時檢測，是分布式光纖傳感技術(shù)中最有前途的技術(shù)之一。布里淵傳感系統(tǒng)一般采用具有一定脈沖寬度和峰值功率的單脈沖作為探測脈沖。自發(fā)布里淵散射信號非常微弱，系統(tǒng)的信噪比較低。由于激光器的峰值功率有限，為了提高發(fā)射信號能量以獲得較高的信噪比，通常采用增加脈沖寬度的方法。系統(tǒng)的空間分辨率取決于脈沖寬度，脈沖寬度過大會降低系統(tǒng)的空間分辨率。
實用新型內(nèi)容
[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的是提出一種采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，以實現(xiàn)在不降低系統(tǒng)空間分辨率的前提下，提高系統(tǒng)的探測精度和信噪比，延長傳感距離，實現(xiàn)對溫度和應(yīng)力等參數(shù)的高精度檢測。
[0004]本實用新型的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器包括激光器、光纖耦合器、電光調(diào)制器、光放大器、微波信號發(fā)生器、傳感光纖、光電探測器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與顯示設(shè)備。該傳感器用一個中心波長為1550nm的激光器通過光纖耦合器將光分成兩路:其中一路光由基于FPGA的驅(qū)動控制器產(chǎn)生的CCPONS電脈沖序列通過驅(qū)動電光調(diào)制器產(chǎn)生的光脈沖序列，再經(jīng)摻鉺光纖放大器將該信號功率放大后通過光環(huán)形器后輸入到單模光纖中；另一路由電光調(diào)制器產(chǎn)生與布里淵頻移相近的的本地參考光，通過擾偏器后與由傳感光纖鏈路返回的布里淵后向散射光在光電檢測器上進行外差相干檢測，得到布里淵散射信號。
[0005]本實用新型所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用激光器為輸出中心波長為1550nm，線寬為I?3kHz，輸出功率為25mW的光纖單頻窄線寬激光器。
[0006]本實用新型所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用電光調(diào)制器是輸入信號范圍為500-1500mV，偏置電壓調(diào)節(jié)范圍為-7V?7V的電光調(diào)制器。
[0007]本實用新型所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用高速數(shù)據(jù)采集卡為200MS/S的實時采樣。
[0008]本實用新型所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是微波信號發(fā)生器頻率范圍為10MHz-20GHz，頻率分辨率為1Hz。
[0009]本實用新型所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用光纖為G652普通單模光纖。
[0010]本實用新型所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征在于光接收模塊所用光電探測器的最大輸入光功率2mW，譜響應(yīng)范圍850-1650nm。
[0011]采用CCPONS脈沖編碼的布里淵光時域反射傳感器的編碼解碼原理:
[0012]先產(chǎn)生正交矩陣，這種正交矩陣編碼以Golay和Shapiro編碼思想為基礎(chǔ)。它以一對互補序列和組成的兩行兩列矩陣為基(式(1))，以式(2)進行反演得到2mX2m(m為正整數(shù))的矩陣。
【權(quán)利要求】
1.一種采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征包括:激光器(11)、第一光纖率禹合器(12)、第二光纖稱合器(23)、第一偏振控制器(13)、第二偏振控制器(14)、第一電光調(diào)制器(15)、第二電光調(diào)制器(20)、基于FPGA的驅(qū)動控制器(16)、光放大器(17)、環(huán)形器(18)、傳感光纖(19)、擾偏器(21)、微波信號發(fā)生器(22)、光電探測器(24)、信號調(diào)理電路(25)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(26)、數(shù)據(jù)處理與顯示設(shè)備(27)，激光器(11)發(fā)出的連續(xù)光被第一光纖耦合器(12)分成兩路:其中一路經(jīng)第一偏振控制器(13)輸出端進入第一電光調(diào)制器(15)，基于FPGA的驅(qū)動控制器(16)產(chǎn)生的CCPONS電脈沖序列通過驅(qū)動電光調(diào)制器產(chǎn)生光脈沖序列，經(jīng)摻鉺光纖放大器(17)將該信號功率放大，通過光環(huán)形器(18)后輸入到傳感光纖(19)中；另一路經(jīng)第二偏振控制器(14)進入第二電光調(diào)制器(20)，微波信號發(fā)生器(22)驅(qū)動第二電光調(diào)制器(20)產(chǎn)生與布里淵頻移相近的的本地參考光，通過擾偏器(21)后與由傳感光纖鏈路返回的布里淵后向散光一同經(jīng)過第二光纖耦合器(23)傳輸?shù)焦怆姍z測器(24)上進行外差相干，信號調(diào)理電路(25)對信號處理，由數(shù)據(jù)采集統(tǒng)(26)進行數(shù)據(jù)采集，然后通過數(shù)據(jù)處理與顯示設(shè)備(27)得到布里淵散射信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用激光器為輸出中心波長為1550nm，線寬為I?3kHz，輸出功率為25mW的窄線寬激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用電光調(diào)制器是輸入信號范圍為500-1500mV，偏置電壓調(diào)節(jié)范圍為-7V?7V的電光調(diào)制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為200MS / s實時采樣的高速數(shù)據(jù)采集卡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是微波信號發(fā)生器頻率范圍為10MHz-20GHz，頻率分辨率為1Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用光纖為G652普通單模光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用CCPONS脈沖編碼的BOTDR傳感器，其特征是所用光電探測器的最大輸入光功率2mW，譜響應(yīng)范圍850?1650nm。
【文檔編號】G01L1/24GK203414195SQ201320318170
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】張燕君 申請人:燕山大學