提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光纖溫度傳感器是近年來發(fā)展的一種用于實時測量空間溫度分布的光纖傳感系統(tǒng)。目前來說，該傳感器相對成熟，但是仍存在不完善的地方。當(dāng)前拉曼分布式溫度傳感器發(fā)展方向是長距離，高精度。
[0003]分布式光纖傳感器的工作距離取決于信噪比，決定信噪比的因素主要有:注入光源強度，Aro和電路噪聲，算法等，其中提高注入光強度是一種有效簡單的方法。但受到光纖非線性效應(yīng)的影響，限制了注入光的最大光功率，其中受激拉曼效應(yīng)是最重要的一種限制因素。當(dāng)注入光功率提高的時候，受激拉曼效應(yīng)逐漸變得明顯，提高到受激拉曼閾值以上時，注入光功率迅速轉(zhuǎn)化為另一個較長波長的斯托克斯光，從而導(dǎo)致光源功率迅速減弱，測試距離下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的方法，其目的在于產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低，簡單有效的方法來增大工作距離。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]提供一種提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的系統(tǒng)，包括第一激光器、第二激光器、偏振合束器、拉曼波分復(fù)用器、雪崩光電二極管、數(shù)據(jù)采集卡、解調(diào)算法單元和激光器驅(qū)動板；
[0007]第一激光器和第二激光器的輸入端均與激光器驅(qū)動板連接，第一激光器和第二激光器的輸出端分別與偏振合束器的兩個輸入端口連接；
[0008]偏振合束器的輸出端與拉曼波分復(fù)用器的輸入端口連接，拉曼波分復(fù)用器的公共輸出端口連接傳感光纜；拉曼波分復(fù)用器的信號端口連接雪崩光電二極管的輸入端；
[0009]雪崩光電二極管光的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡還與激光器驅(qū)動板連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與解調(diào)算法單元連接。
[0010]本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，偏振合束器的輸出端通過單模光纖與拉曼波分復(fù)用器的輸入端口連接。
[0011]本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，第一激光器和第二激光器的輸出端通過保偏光纖與偏振合束器的輸入端口連接。
[0012]本發(fā)明還提供了一種提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的方法，包括以下步驟:
[0013]將兩束正交的偏振光通過偏振合束器輸出到拉曼波分復(fù)用器，并通過拉曼波分復(fù)用器的公共輸出端口輸出到傳感光纜；
[0014]偏振光在傳感光纜中產(chǎn)生反向的斯托克斯光和反斯托克斯光，反向的斯托克斯光和反斯托克斯光經(jīng)過拉曼波分復(fù)用器進入雪崩光電二極管的輸入端，經(jīng)過其進行光電轉(zhuǎn)換和放大，放大后的信號通過數(shù)據(jù)采集卡同步采集數(shù)據(jù)；
[0015]采集的數(shù)據(jù)通過解調(diào)算法單元進行解調(diào)，以解調(diào)出溫度信息。
[0016]本發(fā)明所述的方法中，通過偏振合束器輸出的兩束偏振光的偏振態(tài)不變。
[0017]本發(fā)明所述的方法中，兩束正交的偏振光的光強和波長一致。
[0018]本發(fā)明所述的方法中，兩束正交的偏振光的光強相差不超過3dB;兩束正交的偏振光的波長相差不超過10nm。
[0019]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明通過兩個激光器輸出正交的偏振光，使得分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器能夠承載的最大光功率提高一倍，從而可以使傳感器工作距離延長差不多7.5公里。
【附圖說明】
[0020]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0021]圖1是本發(fā)明實施例提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的光源設(shè)計示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實施例提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實施例提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]整個系統(tǒng)可以分成兩個部分，如圖1所示的部分和圖2后續(xù)的兩大塊。圖1示出了是本發(fā)明實施例一種提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離光源設(shè)計圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0026]整個系統(tǒng)的光源部分包括第一激光器(保偏光纖輸出)1，輸出線偏振光；第二激光器(保偏光纖輸出)2，輸出線偏振光；第一保偏光纖3，保持線偏振光的偏振態(tài)；第二保偏光纖4，保持線偏振光的偏振態(tài)；偏振合束器5，把兩束線偏振光合到一根光纖中，并使偏振態(tài)不變；單模光纖6，傳輸兩束正交偏振態(tài)的光。
[0027]光源工作時，要使兩個激光器輸出的光是正交的偏振光，使得分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器能夠承載的最大光功率提高一倍；兩個光源光強一致，相差不超過3dB ;兩個光源的波長應(yīng)一致，相差不超過10nm。整個光源是為了后續(xù)信號的產(chǎn)生和解調(diào)服務(wù)的。
[0028]圖2是本發(fā)明實施例一種提高分布式自發(fā)拉曼散射溫度傳感器工作距離的方法和系統(tǒng)不意圖；包括第一激光器(保偏光纖輸出)1、第二激光器(保偏光纖輸出)2、第一保偏光纖3、第二保偏光纖4、偏振合束器5、單模光纖6、拉曼波分復(fù)用器(拉曼WDM) 7、傳感光纜8、雪崩光電二極管(APD)9、數(shù)據(jù)采集卡10、解調(diào)算法單元11和激光器驅(qū)動板12。
[0029]圖1是圖2中I?6器件組成的，輸出的兩束正交的偏振光接入到拉曼WDM的1550nm輸入端口 ；拉曼WDM的公共輸出端口連接傳感光