一种相位敏感OTDR的相位解调系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种相位敏感OTDR的相位解调系统，包括感应外界振动的传感系统和对信号进行检测的检测系统，所述传感系统包括依次连接的窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺饵光纤放大器、环形器和被测光纤，所述检测系统包括第二耦合器、第一PD模块和第二PD模块、以及信号处理模块，所述第二耦合器采用3*3耦合器。本实用新型专利技术无需电路提供同步正交信号进行混频，可以减少系统的硬件电路结构，使信号处理变得更为简单。本实用新型专利技术整个信号的处理都是移频到声光调制器后的频率进行处理的，这样可以减小低频噪声信号，也就是被测光纤的偏振态噪声；此外，本实用新型专利技术可以不提取声光调制器的频率信号，大大降低了相位解调的难度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤传感
，特别是涉及一种相位敏感OTDR的相位解调系统。
技术介绍
市场上相位敏感OTDR采用本征光和返回的瑞利散射光相互干涉后，再通过光平衡探测器进行拍频获得被测光的相位信号。但是通过光平衡探测器后只有交流的电信号，电信号要经过高频滤波，再与声光调制器的正弦波和余弦波信号进行混频，再通过低通滤波后对两路正交信号做相位解调计算。现有的这种解调系统存在许多不足：其一电路结构复杂；其二声光调制器的信号与光信号存在不同步情况，初始相位的变化使得后期的数据变得很困难；其三声光调制器都是用高频信号进行处理，所以电路部分要求比较高。中国专利文献中，公开号CN105222815A、名称是一种基于120度相差干涉仪的相位敏感光时域反射计(参见该申请说明书具体实施方式部分)，公开了一种基于120度相差干涉仪的相位敏感光时域反射计，包括激光光源、光脉冲调制器、第一光放大器、第一环形器、第二光放大器、第二环形器、光纤光栅、120度相差干涉仪、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集卡和数据处理系统，该专利技术是只是对光纤中瑞利散射光的相位进行解调，而且其中的脉冲调制器和数据采集卡都由射频源施加的脉冲信号控制以保持同步，结构复杂。因此，为了解决现有技术中存在的问题，研究一种结构简单、无需电路提供同步正交信号进行混频的相位敏感OTDR的相位解调系统已经成为一项重要任务。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种相位敏感OTDR的相位解调系统，目的是通过光路处理直接得到两路交流光信号，然后通过两路光信号求和和求差获得两路正交信号，再通过正交解调解调出相位信号，无需电路提供同步正交信号进行混频，大大降低了系统结构的复杂度，使得解调系统的结构更为简洁。本技术的技术方案为：为了解决上述技术问题，本技术提供了一种相位敏感OTDR的相位解调系统，包括感应外界振动的传感系统和对信号进行检测的检测系统，所述传感系统包括依次连接的窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺饵光纤放大器、环形器和被测光纤，所述检测系统包括与第一耦合器和环形器连接的第二耦合器、与第二耦合器分别连接的第一PD模块和第二PD模块、以及与第一PD模块和第二PD模块连接的信号处理模块，所述第二耦合器采用3*3耦合器。与现有技术相比，本技术主要是通过第一耦合器将窄线宽激光器发出的光信号分为两路，其中一路为本征光直接输送至3*3耦合器，另一路经声光调制器后产生脉冲光，再经掺饵光纤放大器放大后，通过环形器输入到被测光纤里，被测光纤中产生的瑞利散射光通过环形器的返回端口输出到3*3耦合器的输入臂上，3*3耦合器将第一耦合器输出的本征光分为3路相位相同的光信号，同时将环形器返回的瑞利散射光也分为3路相位相同的光信号，本征光与返回的瑞利散射光在3*3耦合器中进行干涉，形成3路相位差为120度的光信号，任意两路光信号通过第一PD模块和第二PD模块转换成电信号并交流耦合输出两路电信号，两路电信号通过信号处理模块进行求和和求差计算获得两路正交信号，再通过正交解调得出相位信号；该技术结构简单、无需电路提供同步正交信号进行混频便可以获得相位信号，大大简化了相位解调电路。所述信号处理模块包括均与第一PD模块和第二PD模块连接的信号和处理模块和信号差处理模块、以及与信号和处理模块和信号差处理模块连接的正交信号处理模块；任意两路光信号通过第一PD模块和第二PD模块转换成电信号并交流耦合输出两路电信号，两路电信号通过信号和处理模块进行求和计算并通过信号差处理模块进行求差计算，从而获得两路正交信号，两路正交信号再通过正交信号处理模块进行信号处理，即可解调出相位信号。所述第一耦合器采用1*2耦合器；所述第一耦合器用于将窄线宽激光器发出的光信号分为两路，其中一路为本征光直接输送至3*3耦合器，另一路经声光调制器后产生脉冲光，再经掺饵光纤放大器放大后，通过环形器输入到被测光纤里。本技术的技术效果为：本技术提供了一种相位敏感OTDR的相位解调系统，主要是在光路中加入3*3耦合器，通过光路处理直接得到两路交流光信号，然后通过两路光信号求和和求差获得两路正交信号，再通过正交解调得出相位信号，无需电路提供同步正交信号进行混频，可以减少系统的硬件电路结构，使信号处理变得更为简单、节约了成本。本技术整个信号的处理都是移频到声光调制器后的频率进行处理的，这样可以减小低频噪声信号，也就是被测光纤的偏振态噪声；此外，本技术可以不提取声光调制器的频率信号，大大降低了相位解调的难度。附图说明图1为本技术针对光纤干涉信号的光路正交信号产生装置示意图。其中，1、窄线宽激光器，2、第一耦合器，3、声光调制器，4、掺饵光纤放大器，5、环形器，6、被测光纤，7、第二耦合器，8、第一PD模块，9、第二PD模块，10、信号和处理模块，11、信号差处理模块，12、正交信号处理模块。具体实施方式下面结合附图说明本技术的具体实施方式：如图1所示，本技术提供了一种相位敏感OTDR的相位解调系统，包括感应外界振动的传感系统和对信号进行检测的检测系统，所述传感系统包括依次连接的窄线宽激光器1、第一耦合器2、声光调制器3、掺饵光纤放大器4、环形器5和被测光纤6，所述检测系统包括与第一耦合器2和环形器5连接的第二耦合器7、与第二耦合器7分别连接的第一PD模块8和第二PD模块9、以及与第一PD模块8和第二PD模块9连接的信号处理模块，所述信号处理模块包括均与第一PD模块8和第二PD模块9连接的信号和处理模块10和信号差处理模块11、以及与信号和处理模块10和信号差处理模块11连接的正交信号处理模块12；所述第一耦合器2采用1*2耦合器，所述第二耦合器7采用3*3耦合器。本技术主要是通过光信号来解决电路混频的难度，使得结构变的更为简洁。具体实施方式如下：窄线宽激光器1发出光信号，1*2耦合器将发出的光信号分为两路，其中一路为本征光直接输送至3*3耦合器，另一路经声光调制器3后产生脉冲光，再经掺饵光纤放大器4放大后，通过环形器5输入到被测光纤6里，被测光纤6中产生的瑞利散射光通过环形器5的返回端口输出到3*3耦合器的输入臂上，3*3耦合器将1*2耦合器输出的本征光分为3路相位相同的光信号，同时将环形器5返回的瑞利散射光也分为3路相位相同的光信号，本征光与返回的瑞利散射光在3*3耦合器中进行干涉，形成3路相位差为120度的光信号，任意两路光信号通过第一PD模块8和第二PD模块9转换成电信号并交流耦合输出两路电信号，两路电信号通过信号和处理模块10进行求和计算并通过信号差处理模块11进行求差计算，从而获得两路正交信号，再通过正交信号处理模块12进行正交解调得出相位信号；该技术结构简单、无需电路提供同步正交信号进行混频便可以获得相位信号，大大简化了相位解调电路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位敏感OTDR的相位解调系统，包括感应外界振动的传感系统和对信号进行检测的检测系统，其特征在于：所述传感系统包括依次连接的窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺饵光纤放大器、环形器和被测光纤，所述检测系统包括与第一耦合器和环形器连接的第二耦合器、与第二耦合器分别连接的第一PD模块和第二PD模块、以及与第一PD模块和第二PD模块连接的信号处理模块，所述第二耦合器采用3*3耦合器。

【技术特征摘要】
1.一种相位敏感OTDR的相位解调系统，包括感应外界振动的传感系统和对信号进行检测的检测系统，其特征在于：所述传感系统包括依次连接的窄线宽激光器、第一耦合器、声光调制器、掺饵光纤放大器、环形器和被测光纤，所述检测系统包括与第一耦合器和环形器连接的第二耦合器、与第二耦合器分别连接的第一PD模块和第二PD模块、以及与第一PD模块和第二PD模块连接的信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗政纯，刘平安，葛君，
申请(专利权)人：青岛派科森光电技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37