长距离布里渊光时域分析仪.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020046058.0 (22)申请日 2020.01.09 (73)专利权人 杭州光传科技有限公司 地址 310000 浙江省杭州市滨江区西兴街 道江陵路567号2幢1509室(自主申报) (72)发明人 涂勤昌张春艳卢海洋 (74)专利代理机构 北京沁优知识产权代理有限 公司 11684 代理人 林捷达 (51)Int.Cl. G01K 11/32(2006.01) G01B 11/16(2006.01) (54)实用新型名称 一种长距离布里渊光时域分析仪 (57)摘要。

2、 本实用新型公开了一种长距离布里渊光时 域分析仪， 包括第一光源、 拉曼泵浦激光器、 波分 复用器、 环形器、 光电检测器以及第二光源， 第一 光源和拉曼泵浦激光器与波分复用器连接， 第二 光源与环形器之间通过检测光纤连接， 波分复用 器与环形器连接， 环形器与光电检测器连接以转 换检测光纤上的光束信号； 还包括主体和从体， 第一光源、 拉曼泵浦激光器、 波分复用器、 环形器 和光电检测器均容置在主体内， 第二光源容置在 从体内。 本实用新型针对现有的布里渊光时域分 析仪测量需要检测光纤往返配置且检测距离短 等问题进行改进。 本实用新型具有检测距离长等 优点。 权利要求书1页 说明书3页 附图。

3、1页 CN 211178783 U 2020.08.04 CN 211178783 U 1.一种长距离布里渊光时域分析仪， 其特征在于， 包括发射脉冲激光的第一光源(1)、 发射泵浦光束的拉曼泵浦激光器(2)、 波分复用器(4)、 环形器(5)、 光电检测器(6)以及发射 连续激光的第二光源(9)， 所述第一光源(1)和拉曼泵浦激光器(2)分别与波分复用器(4)的 输入端连接， 所述第二光源(9)与环形器(5)之间通过检测光纤(10)连接， 所述波分复用器 (4)的输出端与环形器(5)连接以使波分复用器(4)接收的光束进入到检测光纤(10)内， 所 述环形器(5)的一端口与光电检测器(6)连接。

4、以转换检测光纤(10)上的光束信号； 该光时域分析仪包括主体(11)和与主体(11)可拆卸连接的从体(12)， 所述第一光源 (1)、 拉曼泵浦激光器(2)、 波分复用器(4)、 环形器(5)和光电检测器(6)均容置在主体(11) 内， 所述第二光源(9)容置在从体(12)内； 并且， 所述拉曼泵浦激光器(2)的激光波长为1450nm,所述第一光源(1)和所述第二光源(9) 的波长为1550nm， 并且所述第一光源(1)的激光频率与第二光源(9)的激光频率相差11GHz。 2.如权利要求1所述的一种长距离布里渊光时域分析仪， 其特征在于， 所述拉曼泵浦激 光器(2)与波分复用器(4)之间还连接。

5、有一光隔离器(3)。 3.如权利要求1所述的一种长距离布里渊光时域分析仪， 其特征在于， 所述环形器(5) 的一端口有一主1X2光开关(7)， 所述光电检测器(6)连接有一从1X2光开关(8)， 所述主1X2 光开关(7)和从1X2光开关(8)之间连接有两根检测光纤(10)。 4.如权利要求3所述的一种长距离布里渊光时域分析仪， 其特征在于， 所述主1X2光开 关(7)和从1X2光开关(8)均采用机械式光开关。 5.如权利要求1所述的一种长距离布里渊光时域分析仪， 其特征在于， 所述主体(11)为 规则的矩形结构， 并且， 在所述主体(11)的侧壁开设有容置从体(12)的固定槽(13)， 所述。

6、从 体(12)与主体(11)滑动连接。 6.如权利要求5所述的一种长距离布里渊光时域分析仪， 其特征在于， 所述从体(12)朝 向主体(11)外的端面上设置有便于拉取的凸起(14)， 所述凸起(14)的横截面形状为半环 形。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211178783 U 2 一种长距离布里渊光时域分析仪 技术领域 0001 本实用新型涉及光纤传感技术领域， 尤其涉及到一种长距离布里渊光时域分析 仪。 背景技术 0002 布里渊光时域分析仪是利用脉冲激光和连续激光的相互作用实现分布式温度、 应 变传感的。 其工作原理为脉冲激光和连续激光分别从检测光纤的两端注入， 现有技术中检 测光纤。

7、采用硅玻璃光纤比较普遍， 当二者的频差等于布里渊频移时， 发生受激布里渊散射 作用， 两者之间发生能量转移， 频率高的光信号对频率低的光信号产生放大作用， 由于布里 渊散射的强度不容易检测， 通常是通过检测连续激光的频移来确定温度或者应变信息。 0003 现有的布里渊光时域分析仪均将脉冲激光和连续激光设置于检测光纤的同一侧， 即通常采用将检测光纤采用U型往返配置， 即检测光纤与布里渊光时域分析仪之间形成了 一个环路结构， 这样， 脉冲激光和连续激光均需经历两倍于传感距离的探测光纤长度才能 实现测量， 这不仅浪费了检测光纤的铺设成本， 同时也浪费了脉冲激光和连续激光的能量， 限制了布里渊光时域分。

8、析仪的检测距离。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足， 提供了一种长距离布里渊光时域分 析仪， 以解决现有技术中的布里渊光时域分析仪测量需要检测光纤往返配置且检测距离短 等的技术问题。 0005 本实用新型是通过以下技术方案实现的： 本实用新型公开了一种长距离布里渊光 时域分析仪， 包括发射脉冲激光的第一光源、 发射泵浦光束的拉曼泵浦激光器、 波分复用 器、 环形器、 光电检测器以及发射连续激光的第二光源， 所述第一光源和拉曼泵浦激光器分 别与波分复用器的输入端连接， 所述第二光源与环形器之间通过检测光纤连接， 所述波分 复用器的输出端与环形器连接以使波分复用器接收。

9、的光束进入到检测光纤内， 所述环形器 的一端口与光电检测器连接以转换检测光纤上的光束信号； 0006 该光时域分析仪包括主体和与主体可拆卸连接的从体， 所述第一光源、 拉曼泵浦 激光器、 波分复用器、 环形器和光电检测器均容置在主体内， 所述第二光源容置在从体内； 并且， 0007 所述拉曼泵浦激光器的激光波长为1450nm,所述第一光源和所述第二光源的波长 为1550nm， 并且所述第一光源的激光频率与第二光源的激光频率相差 11GHz。 0008 优选地， 所述拉曼泵浦激光器与波分复用器之间还连接有一光隔离器。 0009 光隔离器的设置可以使得拉曼泵浦激光器发出的泵浦光束只沿单一方向传播，。

10、 即 从拉曼泵浦激光器到波分复用器单向传输， 从而避免光路中的回波对泵浦光源造成干扰和 损坏。 0010 优选地， 所述环形器的一端口有一主1X2光开关， 所述光电检测器连接有一从1X2 说明书 1/3 页 3 CN 211178783 U 3 光开关， 所述主1X2光开关和从1X2光开关之间连接有两根检测光纤。 0011 两个1X2光开关的设置是为了容置不同根检测光纤实现多通道多区域测量， 或者 是， 实现对单一区域多参量例如温度和应变同时测量， 提高该布里渊光时域分析仪的适用 性， 促进优化了该布里渊光时域分析仪的性能。 0012 优选地， 所述主1X2光开关和从1X2光开关均采用机械式光。

11、开关。 0013 机械式光开关的设置可以通过人手动控制来实现光路的改变， 例如机械式光开关 中的金属薄膜光开关， 可以通过施加电压俩改变光路， 简单便捷。 0014 优选地， 所述主体为规则的矩形结构， 并且， 在所述主体的侧壁开设有容置从体的 固定槽， 所述从体与主体滑动连接。 0015 从体容置在主体内使从外部看结构平整度高， 且因为从体与主体在检测时需要配 合使用， 从体与主体滑动连接的限定可以降低从体与主体相互独立而丢失的情况。 0016 优选地， 所述从体朝向主体外的端面上设置有便于拉取的凸起， 所述凸起的横截 面形状为半环形。 0017 凸起的设置是为了便于操作人员将从体从主体内拉。

12、出。 0018 本实用新型公开了一种长距离布里渊光时域分析仪， 与现有技术相比， 具有如下 有益效果： 0019 1、 将传统布里渊光时域分析仪的U型环路结构打开， 拆分为主体、 从体两个独立的 模块， 并且脉冲激光和连续激光分别置于长距离传感光纤的两端的主体和从机内， 在不牺 牲空间分辨率、 测量精度以及测量时间的前提下， 能够减少检测光纤的铺设， 并且， 能够显 著增加有效测量距离1倍以上， 从而有效扩大了光纤布里渊光时域分析仪的适用范围， 能够 很好地满足长距离电力光缆网的在线监测需求； 0020 2、 第一光源的激光频率与第二光源的激光频率相差11GHz， 使得脉冲激光和连续 激光在检。

13、测光纤中能够发生布里渊散射作用， 并且， 拉曼泵浦激光器产生的激光能量在光 路中向脉冲激光和连续激光中转移， 从而实现脉冲激光和连续激光的光能量增加以及光功 率的放大， 实现更长距离的传输， 促进提升了该布里渊光时域分析仪的监测距离。 附图说明 0021 图1为本实用新型的结构连接框图； 0022 图2为本实用新型的立体结构示意图。 0023 附图标注： 1、 第一光源； 2、 拉曼泵浦激光器； 3、 光隔离器； 4、 波分复用器； 5、 环形 器； 6、 光电检测器； 7、 主1X2光开关； 8、 从1X2光开关； 9、 第二光源； 10、 检测光纤； 11、 主体； 12、 从体； 13、。

14、 固定槽； 14、 凸起。 具体实施方式 0024 这里将详细地对示例性实施例进行说明， 其示例表示在附图中。 下面的描述涉及 附图时， 除非另有表示， 不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。 以下示例性实施例 中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。 相反， 它们仅是与如 所附权利要求书中所详述的、 本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。 0025 实施例1 说明书 2/3 页 4 CN 211178783 U 4 0026 一种长距离布里渊光时域分析仪， 请参阅图1， 包括发射脉冲激光的第一光源1、 发 射泵浦光束的拉曼泵浦激光器2、 波分复用器4、 环形器。

15、5、 光电检测器6以及发射连续激光的 第二光源9， 第一光源1和第二光源9均为激光器， 第一光源1和拉曼泵浦激光器2分别与波分 复用器4的输入端连接， 第二光源9 与环形器5之间通过检测光纤10连接， 波分复用器4的输 出端与环形器5连接以使波分复用器4接收的光束进入到检测光纤10内， 环形器5的一端口 与光电检测器6连接以转换检测光纤10上的光束信号； 0027 拉曼泵浦激光器2的激光波长为1450nm ,第一光源1和第二光源9的波长为 1550nm， 并且第一光源1的激光频率与第二光源9的激光频率相差11GHz。 0028 布里渊频移的大小为vB2nva/ 0， 其中， vB为布里渊频移；。

16、 n为光纤纤芯折射率， va 为光纤中的声波速度， 0为入射光在真空中的波长， 以普通的检测光纤硅玻璃光纤的设定 参数来看， n1.46， va5945m/s， 当第一光源1和第二光源9的波长为 01550nm时， 布里渊 频移vB11.2GHz。 当在光路中传输的脉冲激光和连续激光的频率差处于布里渊增益范围 之内， 两束光就会在检测光纤10沿线发生受激布里渊相互作用， 并产生能量转移。 0029 拉曼泵浦激光器2与波分复用器4之间还连接有一光隔离器3。 0030 环形器5的一端口有一主1X2光开关7， 光电检测器6连接有一从1X2光开关8， 主1X2 光开关7和从1X2光开关8之间连接有两根。

17、检测光纤10。 0031 主1X2光开关7和从1X2光开关8均采用机械式光开关中的金属薄膜光开关。 0032 请参阅图2， 该光时域分析仪包括和与主体11可拆卸连接的从体12， 第一光源1、 拉 曼泵浦激光器2、 波分复用器4、 环形器5、 主1X2光开关7和光电检测器6均容置在主体11内， 第二光源9和从1X2光开关8容置在从体12内； 并且， 0033 主体11为规则的矩形结构， 并且， 在主体11的侧壁开设有容置从体12的固定槽13， 从体12与主体11滑动连接。 从体12和主体11的侧壁上均留有连接检测光纤10的接口。 并且 从体12朝向主体11外的端面上设置有便于拉取的凸起14， 凸。

18、起14的横截面形状为半环形。 0034 工作时通过凸起14将从体12从固定槽13内拉出， 然后分别置于呈线形排列的检测 光纤10的两端， 连接成完整的监测系统后， 使得拉曼泵浦激光器2和第一光源1优先工作进 行脉冲激光信号的放大， 接着在脉冲激光中通过第二光源9注入连续激光， 最后通过光电检 测器6输出第二光源9的连续激光的信号变化， 从而可以得到检测光纤10沿线的布里渊频移 分布， 由于布里渊频移随温度或应变变化而线性变化， 从而根据两者之间的对应关系实现 分布式温度或应变在线监测传感， 当需要改变监测的光路时， 只要同时给主1X2光开关7和 从 1X2光开施加一个转换电压即可， 光电检测器6的输出端可连接数据处理器或计算机等 进行一个数据采集和处理， 当检测完成后将从体12滑动进入到固定槽13 内即可。 0035 以上仅为本实用新型的优选实施方式而已， 并不用于限制本实用新型， 对于本领 域的技术人员来说， 本实用新型可以有各种更改和变化。 凡在本实用新型的精神和原则之 内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本实用新型的保护范围之内。 说明书 3/3 页 5 CN 211178783 U 5 图1 图2 说明书附图 1/1 页 6 CN 211178783 U 6 。