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1、(10)申请公布号 CN 102607621 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 0 7 6 2 1 A *CN102607621A* (21)申请号 201210088465.8 (22)申请日 2012.03.29 G01D 5/353(2006.01) G01D 5/36(2006.01) G01K 11/32(2006.01) G01B 11/16(2006.01) (71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究 所 地址 201800 上海市嘉定区800211邮政 信箱 (72)发明人叶青 郝蕴琦 潘政清 蔡海文 瞿荣辉 (74)专利代理机构上海新天专。
2、利代理有限公司 31213 代理人张泽纯 (54) 发明名称 同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传 感装置和方法 (57) 摘要 一种同时检测温度和应变的分布式光纤布里 渊传感装置和方法。该方法基于光纤中自发布里 渊散射的频移变化和外界的温度、应变变化之间 的线性关系，采用两根不同类型的传感光纤组成 复合传感光纤，利用两种光纤对外的温度、应力变 换不同的响应，可同时分辨温度和应变的变化量。 本发明不仅可以同时检测传感区域温度和应变的 变化，还可提高自发布里渊散射的光纤分布式传 感器的检测精度。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局。
3、 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 1 页 1/2页 2 1.一种同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传感装置，特征在于其构成包括光源 (1)，在光源(1)的输出端接第一光纤耦合器(2)的输入端，该第一光纤耦合器(2)的第一 输出端接幅度调制器(3)的输入端，该幅度调制器(3)的输出端接光纤环行器(4)的第一 端口(41)，该光纤环行器(4)的第二端口(42)接光开关(5)的输入端(51)，该光纤环行 器(4)的第三端口(43)接第二光纤耦合器(8)的第一输入端，该光开关(5)的第一输出端 (52)接复合传感光纤(6)中的温度传感光纤(61)，该光开关(5)的第二。
4、输出端(53)接复 合传感光纤(6)中的普通传感光纤(62)； 所述的第一光纤耦合器(2)的第二输出端接移频单元(7)的输入端，该移频单元(7) 的输出端接第二光纤耦合器(8)的第二输入端，该第二光纤耦合器(8)的输出端接平衡探 测器(9)，该平衡探测器(9)的输出端经微波放大器(10)、数据采集卡(11)接数据处理器 (12)的输入端。 2.根据权利要求1所述的分布式光纤布里渊传感装置，其特征在于所述的光源(1)为 1550nm波段的分布反馈式激光器、光纤激光器或其它窄线宽的激光器。 3.根据权利要求1所述的分布式光纤布里渊传感装置，其特征在于所述的光幅度调制 器(3)为声光调制器或电光调制。
5、器。 4.根据权利要求1所述的分布式光纤布里渊传感装置，其特征在于所述的第一耦合器 (2)为12或22型；所述的第二耦合器(8)是22型或2x1型，分光比为11。 5.根据权利要求1所述的分布式光纤布里渊传感装置，其特征在于所述的复合传感光 纤(6)是将所述的普通传感光纤(62)和温度传感光纤(61)封装在同一个热缩套管中构 成。 6.根据权利要求1所述的分布式光纤布里渊传感装置，其特征在于所述的温度传感光 纤(61)是放置在充满油膏的钢套中的光纤构成，避免光纤受到外界应力应变的影响。 7.利用权利要求1所述的分布式光纤布里渊传感装置进行温度和应变检测的方法，其 特征在于该方法包括下列步骤： 。
6、启动光源(1)，在一个特定的室温或基准温度下，拨动所述的光开关(5)，使从所述 的光纤环行器(4)的第二端口(42)输出的光经光开关(5)的第一输出端(52)进入复合传 感光纤(6)中的温度传感光纤(61)，通过所述的数据采集卡(11)采集光谱信号，获得拍频 频率f 01 并输入数据处理器(12)； 启动光源(1)，在一个特定的室温或基准温度下和无应力的条件下，拨动所述的光开 关(5)，使从所述的光纤环行器(4)的第二端口(42)输出的光经光开关(5)的第二输出端 (53)进入复合传感光纤(6)中的普通传感光纤(62)，通过所述的数据采集卡(11)采集光 谱信号，获得拍频频率f 02 并输入数。
7、据处理器(12)； 在工作环境下，启动光源(1)，拨动所述的光开关(5)，使从所述的光纤环行器(4)的 第二端口(42)输出的光经光开关(5)的第一输出端(52)进入复合传感光纤(6)中的温度 传感光纤(61)，通过所述的数据采集卡(11)采集光谱信号，获得拍频频率f 1 并输入数据处 理器(12)； 在工作环境下，启动光源(1)，拨动所述的光开关(5)，使从所述的光纤环行器(4)的 第二端口(42)输出的光经光开关(5)的第二输出端(53)进入复合传感光纤(6)中的普通 传感光纤(62)，通过所述的数据采集卡(11)采集光谱信号，获得拍频频率f 2 并输入数据处 权 利 要 求 书CN 10。
8、2607621 A 2/2页 3 理器(12)； 所述的数据处理器(12)进行数据处理，利用下列公式得到外界温度的变化T和应 变的变化： f 1 f 1 -f 01 ，f 2 f 2 -f 02 ，将其代入下列方程组中 求解该方程组，可得外界温度的变化T和应变的变化： 其中：C T1 、C 1 和C T2 、C 2 分别表示温度传感光纤(61)和普通传感光纤(62)的频率-温 度、频率-应变系数，对于光纤都是各自不变的常数，可通过定标测量或通过厂家获得。 权 利 要 求 书CN 102607621 A 1/7页 4 同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传感装置和方法 技术领域 0001 本发明。
9、涉及光纤传感器，特别是一种同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传 感装置和方法。 背景技术 0002 分布式光纤传感器由于具有抗电磁干扰能力强、电绝缘性好、可分布式传感等诸 多优点，在工业、国防等领域均有广阔应用前景。基于自发布里渊散射的光纤分布式传感器 (以下简称为BOTDR)传感距离长，单端入射。该分布式光纤传感器将能够在大型结构如管 道、近海石油平台、油井、大坝、堤坝、桥梁、建筑物、隧道、电缆等领域得到广泛的应用。 0003 传感光纤中后向布里渊散射光频谱的幅度、拍频频率和外界的温度、应力变化成 线性关系【T.Horiguchi，T.Kurashima，and M.Tateda，Ther。
10、mal effects on Brillouin frequency shift in jacketed optical silica fibers.Applied Optics，Vol.29， 2219-2222，1990.】【T.Horiguchi，T.Kurashima，and M.Tateda，Tensile strain dependence of Brillouin frequency shift in silica optical fibers.IEEE Photonics Technology Letters，Vol.1，107-108，1989.】。通过探测布里渊频谱信号的幅。
11、度和拍频频 率，解调后可知传感光纤分布区域的温度和应变的变化情况。和注入光相比，自发布里渊散 射光的频率向下移动11GHz，所以一般采用相干检测的方法【JihongGeng，Sean Staines， MikeBlake，and Shibin Jiang，Distributed fiber temperature and strain sensor using coherent radio-frequency detection of spontaneous Brillouin scattering. Applied Optics，vol.46，5928-5932，2007.】。相干检测中不可。
12、避免的问题是偏振衰落 【Wang F.，Li C L，Zhao X D，Zhang X P.Using a Mach-Zehnder-interference-based passive configuration to eliminate the polarization noise in Brillouin optical time domain reflectometry.Applied Optics，Vol.51，176-180，2012.】，检测到的拍信号 幅度受偏振的影响产生很大的波动，导致温度和应变的测量结果不精确。 0004 目前BOTDR系统中温度和应变同时检测的方案主要有：。
13、 0005 在先方案之一是基于消偏振衰落技术的相干检测【Diren Liu，Muping Song， Xianmin Zhang.Polarization insensitive coherent detection for Brillouin scattering spectrum in BOTDR.Optics Communications，vol.254，168-172，2005】。该方 案在本地光中加入电控偏振开关产生交替的正交偏振本地光，和光纤中的后向自发布里渊 散射光拍频，后继的信号处理将相邻正交的信号做均方根处理，来降低幅度信号的波动。通 过相对稳定的幅度信号和频率信号，能够解调。
14、出温度和应变的变化。但是该方案中幅度信 号的稳定效果有限，并不能完全抑制幅度信号的波动。 0006 在先方案之二是BOTDR分布式传感和光纤光栅传感器结合的方案【A.Sun， Y.Semenova，G. Farrell，B.Chen，G. Li，Z.Lin.BOTDR integrated with FBG sensor array for distributed strain measurement.Electronics Letters，vol.46，66-67，2010】。该 方案在传感光纤中加入诸多的布拉格光纤光栅，光纤光栅的反射波长同时也受到温度和应 说 明 书CN 10260762。
15、1 A 2/7页 5 变的影响。BOTDR中的布里渊散射光谱的频率也同时受到温度和应变的影响，二者结合之 后可组成二元一次方程组，解调之后可精确探测传感光纤沿线的光纤光栅所在位置处的应 力。但是在该方案中，温度和应力的检测不是连续分布的，只能对某些安装光纤光栅的重点 位置进行检测，且传感距离有限。 0007 在先方案之三是BOTDR和分布式拉曼散射传感结合的方案【Gabriele Bolognini.Fiber-Optic Distributed Sensor Based on Hybrid Raman and Brillouin Scattering Employing Multi-wave。
16、length Fabry-Perot Lasers.IEEE Photonics Technology letters，Vol.21，1523-1525，2009.】。该方案利用光纤中自发布里渊散射光 光谱拍频频率同时受温度和应变的影响，和自发拉曼散射光的光谱强度仅受外界温度的影 响。二者共同探测可获得分布式传感光纤沿线的温度和应变分布。但是在该方案中，信号的 解调比较复杂：自发拉曼散射光需要用光纤光栅滤波器从所有后向散射信号中滤除出来， 同时还需要探测后向瑞利散射信号的光强，以获得拉曼散射对应的温度信号；而自发布里 渊散射利用相干检测的方法解调，获得布里光信号频谱的拍频频率变化量，利用之前的。
17、解 调出的温度信号，可知外界的应力变化。信号的解调难度和复杂程度限制了该方案的实际 应用。 发明内容 0008 本发明的目的是提出一种同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传感装置和 方法。该装置不仅可以同时检测传感区域温度和应变的变化，还可提高自发布里渊散射的 光纤分布式传感器的检测精度。 0009 本发明的核心思想是：光纤中自发布里渊散射和外界的温度、应变成线性关系。通 过检测自发布里渊散射光的相关参数的变化，以得传感区域的信息。利用12或22光 开关，两种不同类型光纤所构成的复合传感光纤和BOTDR系统的单根输出光纤相连。两种 类型的光纤中自发布里渊散射光受外界温度和应变的影响不同，因此只。
18、需探测两种传感光 纤中自发布里渊散射光光谱的拍频频率，而无需探测其强度，即可精确地解调出温度和应 力变化。 0010 本发明的技术能解决方案如下： 0011 一种同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传感装置，特点在于其构成包括光 源，在光源的输出端接第一光纤耦合器的输入端，该第一光纤耦合器的第一输出端接幅度 调制器的输入端，该幅度调制器的输出端接光纤环行器的第一端口(41)，该光纤环行器的 第二端口接光开关的输入端，该光纤环行器的第三端口接第二光纤耦合器的第一输入端， 该光开关的第一输出端接复合传感光纤中的温度传感光纤，该光开关的第二输出端接复合 传感光纤中的普通传感光纤； 0012 所述的第。
19、一光纤耦合器的第二输出端接移频单元的输入端，该移频单元的输出端 接第二光纤耦合器的第二输入端，该第二光纤耦合器的输出端接平衡探测器，该平衡探测 器的输出端经微波放大器、数据采集卡接数据处理器的输入端。 0013 所述的光源为1550nm波段的分布反馈式(DFB)激光器、光纤激光器或其它窄线宽 的激光器。 0014 所述的光幅度调制器为声光调制器或电光调制器。 说 明 书CN 102607621 A 3/7页 6 0015 所述的第一耦合器为12或22型；所述的第二耦合器是22型或2x1型，分 光比为11。 0016 所述的复合传感光纤是将所述的普通传感光纤和温度传感光纤封装在同一个热 缩套管中。
20、构成。 0017 所述的温度传感光纤是放置在充满油膏的钢套中的光纤构成，避免光纤受到外界 应力应变的影响。 0018 利用上述分布式光纤布里渊传感装置进行温度和应变检测的方法，包括下列步 骤： 0019 启动光源，在一个特定的室温或基准温度下，拨动所述的光开关，使从所述的光 纤环行器的第二端口输出的光经光开关的第一输出端进入复合传感光纤中的温度传感光 纤，通过所述的数据采集卡采集光谱信号，获得拍频频率f 01 并输入数据处理器； 0020 启动光源，在一个特定的室温或基准温度下和无应力的条件下，拨动所述的光 开关，使从所述的光纤环行器的第二端口输出的光经光开关的第二输出端进入复合传感光 纤中的。
21、普通传感光纤，通过所述的数据采集卡采集光谱信号，获得拍频频率f 02 并输入数据 处理器； 0021 在工作环境下，启动光源，拨动所述的光开关，使从所述的光纤环行器的第二端 口输出的光经光开关的第一输出端进入复合传感光纤中的温度传感光纤，通过所述的数据 采集卡采集光谱信号，获得拍频频率f 1 并输入数据处理器； 0022 在工作环境下，启动光源，拨动所述的光开关，使从所述的光纤环行器的第二端 口输出的光经光开关的第二输出端进入复合传感光纤中的普通传感光纤，通过所述的数据 采集卡采集光谱信号，获得拍频频率f 2 并输入数据处理器； 0023 所述的数据处理器进行数据处理，利用下列公式得到外界温度。
22、的变化T和应 变的变化： 0024 f 1 f 1 -f 01 ，f 2 f 2 -f 02 ，将其代入下列方程组中 0025 0026 求解该方程组，可得外界温度的变化T和应变的变化： 0027 0028 其中：C T1 、C 1 和C T2 、C 2 分别表示温度传感光纤和普通传感光纤的频率-温度、频 率-应变系数，对于光纤都是各自不变的常数，可通过定标测量或通过厂家获得。 0029 本发明是利用光纤中的自发布里渊散射光的光谱拍频频率和外界的温度和应变 成线性关系。所述的光源部分输出的光被分为两部分：其中一部分作为探针光，被所述的光 强度调制器件调制成光脉冲。脉冲经由三端口环行器的输入到复。
23、合传感光纤中，传感光纤 产生的后向自发布里渊散射光经由环行器输出；利用所述的移频单元，对另外一部分光进 行移频，移频量和光纤中的布里渊散射频移量接近，对于1550nm波段的光源而言一般在 11GHz左右。自发布里渊散射光和移频光通过11光纤耦合器进行相干拍频。 说 明 书CN 102607621 A 4/7页 7 0030 所述的复合传感光纤中包含了两种不同类型的光纤，二者所处的外界环境一致， 但是自发布里渊散射光对外界的温度和应变变化具有不同的响应。将光脉冲注入到不同的 传感光纤中，获得对应的布里渊散射光信息。环行器的端口和复合传感光纤通过光开光连 接。导通光开关不同的输出端，可探测到不同传。
24、感光纤的拍频信息，分别得到不同传感光纤 中布里渊光谱的拍频频率分布。解调两种光纤不同的频率变化，可得到外界温度和应变的 变化。由于不再需要解调波动较大的幅度信号，所以温度、应变的精确度更高。 0031 本发明的特点和优点是： 0032 (1)本发明摒弃波动较大的自发布里渊散射光的幅度信息以及相应的消偏振方 案，只利用后向散射光的频率信息，可提高BOTDR传感系统的测量精度。 0033 (2)本发明所用的传感光纤为两种不同光纤构成的复合传感光纤。不需和其他的 传感技术结合，仅应用不同光纤中的不同自发布里渊散射，就可同时得到外界温度和应变 的变化。所采用的方案实现简单、方便。 附图说明 0034 。
25、图1是本发明分布式光纤布里渊传感装置框图； 0035 图2是本发明的复合传感光纤结构示意图。 具体实施方式 0036 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范 围。 0037 先请参阅图1图2，图1是本发明分布式光纤布里渊传感装置框图，图2是本发明 的复合传感光纤结构示意图，由图可见，本发明同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊 传感装置，其构成包括光源1，在光源1的输出端接第一光纤耦合器2的输入端，该第一光纤 耦合器2的第一输出端接幅度调制器3的输入端，该幅度调制器3的输出端接光纤环行器 4的第一端口41，该光纤环行器4的第二端口42接光开关5的输入端51，该光纤。
26、环行器4 的第三端口43接第二光纤耦合器8的第一输入端，该光开关5的第一输出端52接复合传 感光纤6中的温度传感光纤61，该光开关5的第二输出端53接复合传感光纤6中的普通传 感光纤62； 0038 所述的第一光纤耦合器2的第二输出端接移频单元7的输入端，该移频单元7的 输出端接第二光纤耦合器8的第二输入端，该第二光纤耦合器8的输出端接平衡探测器9， 该平衡探测器9的输出端经微波放大器10、数据采集卡11接数据处理器12的输入端。 0039 光源(1)为1550nm波段的分布反馈式(DFB)激光器、光纤激光器或其它窄线宽的 激光器。 0040 所述的光幅度调制器3为声光调制器或电光调制器。 0。
27、041 所述的第一耦合器2为12或22型；所述的第二耦合器(8)是22型或2x1 型，分光比为11。 0042 所述的复合传感光纤6是将所述的普通传感光纤62和温度传感光纤61封装在同 一个热缩套管中构成。 0043 下面是实施例中的相关器件和参数 说 明 书CN 102607621 A 5/7页 8 0044 光源1为自制的光纤激光器，输出光强为40mw、线宽为6KHz。也可采用其它窄线 宽的激光器。 0045 光幅度调制器3，是用于将光源输出光调制成脉冲光序列，可用声光调制器或电光 调制器。实例中采用的声光调制器为AA公司的一款型号为MT160-IIR10-FIO的调制器，也 可以用其他型。
28、号的声光调制器或者电光调制器。 0046 光纤耦合器2和8，是普通单模光纤耦合器，1550nm波段。耦合器2可以是12 或22型；耦合器8是22型，分光比为11. 0047 光纤环行器4，是一个三端口光纤环行器，也可采用接入光纤耦合器和隔离器的办 法，起到等同于光纤环行器效果的方案。 0048 光开关5，是施加电压后不同通道开合的器件。可用12或22型。 0049 移频单元7，是将光源的频率下移，以使得和布里渊散射光相干拍频时拍频信号位 于探测器的带宽范围内。本发明专利使用的是布里渊激光器的方法，也可以使用电光调制 器的一阶边带。 0050 光电探测器9，是将光信号转换为电信号的高速探测器，本。
29、发明实例中采用的光电 探测器是Newport公司的一款型号为1617-AC-FC的探测器，此探测器的带宽为800MHz，可 以实现高速光脉冲信号探测，也可以使用其他型号的高速光电探测器。 0051 微波放大器10，是将电信号进行放大的器件。本发明专利使用的是ALPHALAS公司 的增益可调放大器，也可以使用其他类型的微波放大元件。 0052 数据采集卡11，主要是进行数据触发采集。为了获得高时间分辨率，需要采用高速 数据采集卡。本发明中采用的数据采集卡是Gage公司的一款型号为CS82G的数字化仪，采 样速率为3GS/s。也可以采用NI公司的PCI-5152数字化仪或者其他公司的高速采集卡。 。
30、0053 信号处理及显示系统12，主要是对数据采集卡11采集到的数据进行实时处理和 显示。本发明实例中编写的系统处理软件是基于数据采集卡和LabVIEW进行编程，也可以 基于其他的平台如Matlab或者C语言进行编程实现。 0054 本发明中的复合传感光纤6请参阅图2。复合传感光纤包括两种不同类型的传感 光纤61和62。将二者严格平行地封装在一起，所以二者所传感的外界温度、应变信息一致。 复合传感光纤包括发明原理中所述的两种结构。其中双芯光纤可用商用双芯光纤，而另外 一种复合传感光纤6结构(b)如下所述。其中一种光纤为62普通应力光纤，对应变变化非 常敏感，同时也受到外界温度的影响；另外一种温。
31、度传感光纤61为放置在充满油膏的钢套 中，避免其受到外界应力应变的影响；所述的温度传感光纤(61)是放置在充满油膏的钢套 中的光纤构成，避免光纤受到外界应力应变的影响。两种光纤封装在同一个热缩套管中形 成复合传感光纤。 0055 光源1输出的另外一部分光信号经过移频单元7后，其频率下降约11GHz。频移 光和后向散射光同时注入到22光纤耦合器8中，产生相应的拍频信号。为了能够提取布 里渊信号，利用平衡探测器9，其响应带宽为10K-800MHz，将后向散射中的瑞利散射信号、 拉曼散射信号及直流分量等滤除。将平衡探测器输出的电信号经过微波放大器10放大，利 用数据采集卡11采集并进行后继的数据处理。
32、12，获得传感光纤沿线的分布频率信息。 0056 本发明的测量基本原理如下： 0057 光纤中自发布里渊散射光光谱的拍频频率和外界的温度和应变呈线性关系，如式 说 明 书CN 102607621 A 6/7页 9 (1)所示： 0058 fC T T+C (1) 0059 其中：f为布里渊光谱的拍频频率；C T 为光纤的频率-温度系数，C 为光纤的频 率-应力系数，二者为已知参量；T、分别为环境温度和环境应力。 0060 如果外界传感范围内温度或应变发生变化，则频率变化为： 0061 fC T T+C (2) 0062 其中：T、分别为温度和应力的变化。 0063 从(2)式可知频率变化受温度。
33、和应变的交叉影响。如果需要分别探测出温度和应 变的变化，可通过具有不同C T 和C 的两种光纤进行解调。它们所受温度和应变对频率有 不同影响，相应地，两个频率关系式可以组成二元一次方程组： 0064 0065 其中：C T1 、C 1 和C T2 、C 2 分别表示两种光纤的频率-温度、频率-应变系数。 0066 求解该方程组，可得外界温度和应变的变化： 0067 0068 其中：C 1 C 2 ，C T1 C T2 。 0069 在本发明中，传感光纤的选择非常重要。所述的形成复合传感光纤的光纤包括以 下几种： 0070 (a)双芯光纤。双芯光纤中的两根光纤同时受到温度和应变的影响。分别探测二。
34、 者的频率分布，得到的温度和应变的变化量如式(4)所示。 0071 (b)分别选择温度、应力敏感光纤和应力完全不敏感光纤。应力敏感光纤中的频率 受到温度和应变的共同影响，而应力不敏感光纤只受到外界温度的影响。假设第二种光纤 是应力不敏感光纤，则频率-应变系数C 2 0。那么(4)式可简化为： 0072 0073 在已知相关参数C T1 、C T2 和C 1 的情况下，通过检测两种传感光纤的拍频频率变化 量f 1 和f 2 ，即可解调出外界的温度变化量|T|和应变变化量|。 0074 利用上述分布式光纤布里渊传感装置进行温度和应变检测的方法，包括下列步 骤： 0075 启动光源1，在一个特定的室。
35、温或基准温度下，拨动所述的光开关5，使从所述 的光纤环行器4的第二端口42输出的光经光开关5的第一输出端52进入复合传感光纤6 中的温度传感光纤61，通过所述的数据采集卡11采集光谱信号，获得拍频频率f 01 并输入 数据处理器12； 说 明 书CN 102607621 A 7/7页 10 0076 启动光源1，在一个特定的室温或基准温度下和无应力的条件下，拨动所述的光 开关5，使从所述的光纤环行器4的第二端口42输出的光经光开关5的第二输出端53进入 复合传感光纤6中的普通传感光纤62，通过所述的数据采集卡11采集光谱信号，获得拍频 频率f 02 并输入数据处理器12； 0077 在工作环境。
36、下，启动光源1，拨动所述的光开关5，使从所述的光纤环行器4的第 二端口42输出的光经光开关5的第一输出端52进入复合传感光纤6中的温度传感光纤 61，通过所述的数据采集卡11采集光谱信号，获得拍频频率f 1 并输入数据处理器12； 0078 在工作环境下，启动光源1，拨动所述的光开关5，使从所述的光纤环行器4的第 二端口42输出的光经光开关5的第二输出端53进入复合传感光纤6中的普通传感光纤 62，通过所述的数据采集卡11采集光谱信号，获得拍频频率f 2 并输入数据处理器12； 0079 所述的数据处理器12进行数据处理，利用下列公式得到外界温度的变化T和 应变的变化： 0080 f 1 f 。
37、1 -f 01 ，f 2 f 2 -f 02 ，将其代入下列方程组中 0081 0082 求解该方程组，可得外界温度的变化T和应变的变化： 0083 0084 其中：C T1 、C 1 和C T2 、C 2 分别表示温度传感光纤61和普通传感光纤62的频率-温 度、频率-应变系数，对于光纤都是各自不变的常数，可通过定标测量或通过厂家获得。 0085 当外界环境局部发生变化(温度或/和应变)时，在相应位置处温度传感光纤61 和传感光纤62中的自发布里渊散射光其光谱的拍频频率改变，和未受温度、应力影响区域 的拍频频率之间的差即能够表征外界的温度、应力变化。根据上述的传感原理，即可分别解 调出外界的温度和应变的信息。如果复合传感光纤6是双芯光纤，则需要利用式(4)解调； 如果复合传感光纤6为原理中所述的第二种情况，则需要利用式(5)进行解调。 说 明 书CN 102607621 A 10 1/1页 11 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102607621 A 11 。