单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器，利用光源分光从传感光纤两端相反方向同步输入，传感光纤两端两个方向产生自发拉曼散射效应和光时域反射原理，巧妙解决后向散射反斯托克斯光、斯托克斯光沿传感光纤传输被损耗逐渐衰减，使前后段传感光纤中自发后向拉曼散射光的强度都是足够强的，四路拉曼光被光源的同步信号控制同步进行测量，从而提高了分布式光纤拉曼温度传感器系统的传感光纤前后端拉曼散射光强度，增大了分布式光纤拉曼温度传感器的信噪比，提高了温度测量精度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种单光源双端输入探测型分布式 光纤温度传感

技术介绍
光纤传感器的概念不是新的，早在60年代中期就出现了第一个专利，它包括采用 传光束的!Atonic机械位移传感器和采用相位调制的超声波传感器。但是，在更为广阔的 领域，即光纤传感技术，取得系列研究却是在10年以后，从那时起光纤技术就突破了那种 徘徊不前的状态，进入了一日千里的时代。分布式光纤温度传感器问世以来，至今已经出现了许多商业化产品，取得显著的 经济效益和社会效益，由于分布式光纤温度传感器需要探测的区域很大，光在光纤中传输 的时候能量会发生损耗，光纤距离越长的拉曼散射光就越弱，同时，由于监测现场环境的恶 劣和突发事件，往往会导致光纤的断裂；会导致测量越不准确，无法实现准确定位。针对这一问题，本申请人在申请号为“200810202684. 8，，、专利技术名称为“双端测量型 分布式光纤测温传感装置及其方法”中曾公开了一种解决该技术问题的技术方案通过将 传感光纤的两端和测温系统中的一个光路切换器相连，从两端进行测量，提高了测量精度； 当探测光缆断裂后仍然可以准确测量探测光纤的各部分，克服了现有技术中存在的缺点和 不足。然而，由于光路切换器每次只能和传感光纤一端相连，使得系统不能同时获得整 条传感光纤的准切信息，导致测量仍然存在不准确性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本技术提供了一种单光源双端输入探 测型分布式光纤温度传感器，使得系统可以同时测量整个传感光纤的温度信息，系统构造 简单，测量精度高。本技术采用的技术方案为光源发出的光分光后进入两个光纤耦合器，两个 光纤耦合器分别连接传感光纤的一端，使得光从传感光纤两端注入，光在传感光纤中传输 时产生的后向拉曼散射光从传感光纤两端返回光纤耦合器，再通过滤波器件将其分离为携 带温度信号的反斯托克斯光和作为参考信号的斯托克斯光，两组光信号通过光纤进入处理 主机进行后续处理。单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器的总体结构示意图如图1所示。它 利用脉冲光源从传感光纤两端注入脉冲光由此取得的两组后向拉曼散射光，作为更进一步 被提高的系统测量精度。所述的单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器的物理量测量方法，其特征 在于所述光纤设置为单根双端测量，光源分光输入光路连接结构上分岔并沿相反方向返 回到连接结构。进一步地，所述光源还包括同步信号输出端，将同步信号经由装置外壳的同步信 号输出口输出。所述同步信号是与激光器输出的光脉冲同步输出的电脉冲信号，它可通知 高速高精度分布式测温处理主机开始A\D信号采集。光源分光经光纤传输至两端的1X3拉曼耦合器的入射端，再进入同一传感光纤， 在传感光纤中产生的后向散射光再经两端的1X3拉曼耦合器分离，分离后得到携带温度 信号的反斯托克斯拉曼散射光和作为参考信号的斯托克斯散射光，自此便完成了光信号的 提取工作。进一步地，分离后得到携带温度信号的反斯托克斯拉曼散射合波光和作为参考信 号的斯托克斯散射光，再接入高速高精度分布式测温处理主机进行光电信号处理、分析计 算，便最终得到对应点的温度场信息。本技术所述的单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器的优点在于利 用光源分光从传感光纤两端相反方向同步输入，传感光纤两端两个方向产生自发拉曼散射 效应和光时域反射原理，巧妙解决后向散射反斯托克斯光、斯托克斯光沿传感光纤传输被 损耗逐渐衰减，使前后段传感光纤中自发后向拉曼散射光的强度都是足够强的，四路拉曼 光被光源的同步信号控制同步进行测量，从而提高了分布式光纤拉曼温度传感器系统的传 感光纤前后端拉曼散射光强度，增大了分布式光纤拉曼温度传感器的信噪比，提高了温度 测量精度。附图说明图1为本技术实施例1的总体结构示意图；图2为本技术实施例2的总体结构示意图。具体实施方式实施例1 光源1和光纤耦合器2连接，光纤耦合器2的两个输出端分别连接一个 1 X 3拉曼耦合器3和4，两个拉曼耦合器的输出端分别连接传感光纤6的一端，另外两个输 出端通过光纤和高速高精度分布式测温处理主机5相连。光源1发出的光在光纤耦合器2处分为两束，分别进入1 X 3拉曼耦合器3和1 X 3 拉曼耦合器4中，两个拉曼耦合器将脉冲光注入到传感光纤6中，同时得到后向散射光线， 两个1X3拉曼耦合器将得到的后向散射光分离为两组携带温度信号的反斯托克斯拉曼散 射光和作为参考信号的斯托克斯散射光，并通过光纤将其传输到高速高精度分布式测温处 理主机5中，进行后续处理。所述光源1还包括同步信号输出端，将同步信号经由装置外壳 的同步信号输出口输出。所述同步信号7是与激光器输出的光脉冲同步输出的电脉冲信 号，它可通知高速高精度分布式测温处理主机5开始A\D信号采集。实施例2 光源1和光纤耦合器2连接，光纤耦合器2的两个输出端分别连接一个 1 X 2耦合器3和4，两个1 X 2耦合器的一个输出端分别连接传感光纤6的一端，另一个输 出端分别连接一个波分复用器8和9，两个波分复用器通过光纤和高速高精度分布式测温 处理主机5相连。光源1发出的光在光纤耦合器2处分为两束，分别经过1 X 2耦合器3和1 X 2耦 合器4将脉冲光注入到传感光纤6的两端，同时得到的后向散射光线从传感光纤6两端输 出到两个1 X 2耦合器3和4中，并经过与1 X 2耦合器3和4相连的波分复用器8和9的 过滤，将得到的后向散射光分离为两组携带温度信号的反斯托克斯拉曼散射光和作为参考信号的斯托克斯散射光，并通过光纤将其传输到高速高精度分布式测温处理主机5中，进 行后续处理。所述光源1还包括同步信号输出端，将同步信号经由装置外壳的同步信号输出口 输出。所述同步信号7是与激光器输出的光脉冲同步输出的电脉冲信号，它可通知高速高 精度分布式测温处理主机5开始A\D信号采集。这里本技术的描述和应用是说明性的，并非想将本技术的范围限制在上 述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人 员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱 离本技术的精神或本质特征的情况下，本技术可以以其他形式、结构、布置、比例， 以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本技术范围和精神的情况下，可以对这 里所披露的实施例进行其他变形和改变。权利要求1.一种单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器，其特征在于光源发出的光分 光后进入两个光纤耦合器，两个光纤耦合器分别连接传感光纤的一端，使得光从传感光纤 两端注入，产生的后向拉曼散射光从传感光纤两端返回光纤耦合器，再通过滤波器件将其 分离为携带温度信号的反斯托克斯光和作为参考信号的斯托克斯光，两组光信号通过光纤 进入处理主机进行后续处理。2.根据权利要求1所述的单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器，其特征在 于，所述的光纤耦合器为自身具有滤波功能的1 X 3拉曼耦合器，后向散射光经过1 X 3拉曼 耦合器后所需的两种波长的光被分离出来，通过光纤进入处理主机进行后续处理。3.根据权利要求1所述的单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器，其特征在 于，所述的光纤耦合器为普通ι χ 2耦合器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器，其特征在于：光源发出的光分光后进入两个光纤耦合器，两个光纤耦合器分别连接传感光纤的一端，使得光从传感光纤两端注入，产生的后向拉曼散射光从传感光纤两端返回光纤耦合器，再通过滤波器件将其分离为携带温度信号的反斯托克斯光和作为参考信号的斯托克斯光，两组光信号通过光纤进入处理主机进行后续处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，皋魏，席刚，仝芳轩，周正仙，
申请(专利权)人：上海华魏光纤传感技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31