本实用新型专利技术公开了一种采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，该传感器包括激光器、光纤耦合器、电光调制器、光放大器、微波信号发生器、传感光纤、光电探测器、信号调理电路、数据采集系统、数据处理与显示设备。该传感器通过互补相关普罗米修斯标准正交序列（complementary?correlated?Prometheus?orthonormal?sequence，CCPONS)驱动电光调制器产生光脉冲序列，将光脉冲序列耦合入传感光纤，通过对散射回来的布里渊信号做进一步处理来获得外界环境的变化信息。CCPONS脉冲编码可在不降低系统空间分辨率的前提下增加入射脉冲的功率，提高系统的信噪比和温度、应变分辨率，延长传感距离，实现对温度和应力等参数的高精度检测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，该传感器包括激光器、光纤耦合器、电光调制器、光放大器、微波信号发生器、传感光纤、光电探测器、信号调理电路、数据采集系统、数据处理与显示设备。该传感器通过互补相关普罗米修斯标准正交序列（complementary?correlated?Prometheus?orthonormal?sequence，CCPONS)驱动电光调制器产生光脉冲序列，将光脉冲序列耦合入传感光纤，通过对散射回来的布里渊信号做进一步处理来获得外界环境的变化信息。CCPONS脉冲编码可在不降低系统空间分辨率的前提下增加入射脉冲的功率，提高系统的信噪比和温度、应变分辨率，延长传感距离，实现对温度和应力等参数的高精度检测。【专利说明】—种采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器
本技术涉及分布式光纤传感
，特别是涉及一种光脉冲编码技术的布里渊光时域反射传感器。
技术介绍
布里渊光时域反射传感器(Brillouin Optical Time DomainReflectometry, B0TDR)是一种基于自发布里渊散射的光纤传感技术，该技术通过测量布里渊散射光谱的频移量和功率值便可以实现温度和应力的同时检测，是分布式光纤传感技术中最有前途的技术之一。布里渊传感系统一般采用具有一定脉冲宽度和峰值功率的单脉冲作为探测脉冲。自发布里渊散射信号非常微弱，系统的信噪比较低。由于激光器的峰值功率有限，为了提高发射信号能量以获得较高的信噪比，通常采用增加脉冲宽度的方法。系统的空间分辨率取决于脉冲宽度，脉冲宽度过大会降低系统的空间分辨率。
技术实现思路
鉴于现有技术的缺点，本技术的目的是提出一种采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，以实现在不降低系统空间分辨率的前提下，提高系统的探测精度和信噪比，延长传感距离，实现对温度和应力等参数的高精度检测。本技术的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器包括激光器、光纤耦合器、电光调制器、光放大器、微波信号发生器、传感光纤、光电探测器、信号调理电路、数据采集系统、数据处理与显示设备。该传感器用一个中心波长为1550nm的激光器通过光纤耦合器将光分成两路:其中一路光由基于FPGA的驱动控制器产生的CCPONS电脉冲序列通过驱动电光调制器产生的光脉冲序列，再经掺铒光纤放大器将该信号功率放大后通过光环形器后输入到单模光纤中；另一路由电光调制器产生与布里渊频移相近的的本地参考光，通过扰偏器后与由传感光纤链路返回的布里渊后向散射光在光电检测器上进行外差相干检测，得到布里渊散射信号。本技术所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用激光器为输出中心波长为1550nm，线宽为I?3kHz，输出功率为25mW的光纤单频窄线宽激光器。本技术所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用电光调制器是输入信号范围为500-1500mV，偏置电压调节范围为-7V?7V的电光调制器。本技术所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用高速数据采集卡为200MS/S的实时采样。本技术所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是微波信号发生器频率范围为10MHz-20GHz，频率分辨率为1Hz。本技术所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用光纤为G652普通单模光纤。本技术所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征在于光接收模块所用光电探测器的最大输入光功率2mW，谱响应范围850-1650nm。采用CCPONS脉冲编码的布里渊光时域反射传感器的编码解码原理:先产生正交矩阵，这种正交矩阵编码以Golay和Shapiro编码思想为基础。它以一对互补序列和组成的两行两列矩阵为基(式(1))，以式(2)进行反演得到2mX2m(m为正整数)的矩阵。【权利要求】1.一种采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征包括:激光器(11)、第一光纤率禹合器(12)、第二光纤稱合器(23)、第一偏振控制器(13)、第二偏振控制器(14)、第一电光调制器(15)、第二电光调制器(20)、基于FPGA的驱动控制器(16)、光放大器(17)、环形器(18)、传感光纤(19)、扰偏器(21)、微波信号发生器(22)、光电探测器(24)、信号调理电路(25)、数据采集系统(26)、数据处理与显示设备(27)，激光器(11)发出的连续光被第一光纤耦合器(12)分成两路:其中一路经第一偏振控制器(13)输出端进入第一电光调制器(15)，基于FPGA的驱动控制器(16)产生的CCPONS电脉冲序列通过驱动电光调制器产生光脉冲序列，经掺铒光纤放大器(17)将该信号功率放大，通过光环形器(18)后输入到传感光纤(19)中；另一路经第二偏振控制器(14)进入第二电光调制器(20)，微波信号发生器(22)驱动第二电光调制器(20)产生与布里渊频移相近的的本地参考光，通过扰偏器(21)后与由传感光纤链路返回的布里渊后向散光一同经过第二光纤耦合器(23)传输到光电检测器(24)上进行外差相干，信号调理电路(25)对信号处理，由数据采集统(26)进行数据采集，然后通过数据处理与显示设备(27)得到布里渊散射信号。2.根据权利要求1所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用激光器为输出中心波长为1550nm，线宽为I?3kHz，输出功率为25mW的窄线宽激光器。3.根据权利要求1所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用电光调制器是输入信号范围为500-1500mV，偏置电压调节范围为-7V?7V的电光调制器。4.根据权利要求1所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是数据采集系统为200MS / s实时采样的高速数据采集卡。5.根据权利要求1所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是微波信号发生器频率范围为10MHz-20GHz，频率分辨率为1Hz。6.根据权利要求1所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用光纤为G652普通单模光纤。7.根据权利要求1所述的采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征是所用光电探测器的最大输入光功率2mW，谱响应范围850?1650nm。【文档编号】G01L1/24GK203414195SQ201320318170【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日 【专利技术者】张燕君 申请人:燕山大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用CCPONS脉冲编码的BOTDR传感器，其特征包括：激光器(11)、第一光纤耦合器(12)、第二光纤耦合器(23)、第一偏振控制器(13)、第二偏振控制器(14)、第一电光调制器(15)、第二电光调制器(20)、基于FPGA的驱动控制器(16)、光放大器(17)、环形器(18)、传感光纤(19)、扰偏器(21)、微波信号发生器(22)、光电探测器(24)、信号调理电路(25)、数据采集系统(26)、数据处理与显示设备(27)，激光器(11)发出的连续光被第一光纤耦合器(12)分成两路：其中一路经第一偏振控制器(13)输出端进入第一电光调制器(15)，基于FPGA的驱动控制器(16)产生的CCPONS电脉冲序列通过驱动电光调制器产生光脉冲序列，经掺铒光纤放大器(17)将该信号功率放大，通过光环形器(18)后输入到传感光纤(19)中；另一路经第二偏振控制器(14)进入第二电光调制器(20)，微波信号发生器(22)驱动第二电光调制器(20)产生与布里渊频移相近的的本地参考光，通过扰偏器(21)后与由传感光纤链路返回的布里渊后向散光一同经过第二光纤耦合器(23)传输到光电检测器(24)上进行外差相干，信号调理电路(25)对信号处理，由数据采集统(26)进行数据采集，然后通过数据处理与显示设备(27)得到布里渊散射信号。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张燕君，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：实用新型
国别省市：
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