一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法
专利汇可以提供一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法。本发明包括脉冲 激光器 、非对称双芯光纤，其中非对称双芯光纤的一个纤芯为多模光纤纤芯，另外一个纤芯为单模光纤纤芯；单频窄线宽激光器；电光 调制器 和 数据处理 中心。本发明利用非对称双芯光纤中的多模纤芯适合后向 拉曼散射 光的传播而单模纤芯适合后向瑞利散射传播的特点，实现分布式 温度 和振动双参量的传感，具有结构简单可操作性强等特点。，下面是一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法专利的具体信息内容。
1.一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法，其特征在于该方法具体是：
步骤(1)选择一个输出波长为1550nm的脉冲激光器；一个四端口波分复用器；一个三端口的合束器、一段长度为L的非对称双芯光纤，其中非对称双芯光纤的一个纤芯为多模光纤纤芯，另外一个纤芯为单模光纤纤芯；三个PD探头；一个波长为1550nm的单频窄线宽激光器；一个电光调制器；一个掺铒光纤放大器；一个光环行器；一个数据处理中心；
步骤(2)将波长为1550nm的脉冲激光器的输出端口与波分复用器的第一端口连接；将波分复用器的第四端口与合束器的第一端口连接；将合束器的第二端口与长度为L的非对称双芯光纤连接；将波长为1550nm的单频窄线宽激光器的输出端口与电光调制器的输入端口连接，以此将波长为1550nm的连续激光调制成脉冲激光；将电光调制器的输出端口与掺铒光纤放大器的输入端口连接；掺铒光纤放大器的输出端口与光环行器的第一端口连接；
光环行器的第二端口与合束器的第三端口连接；环行器的第三端口、波分复用器的第二端口和第三端口分别与三个PD探头连接；三个PD探头与数据处理中心连接；
步骤(3)开启波长为1550nm的脉冲光源，脉冲激光通过波分复用器第一端口后从波分复用器第四端口输出，脉冲激光通过合束器第一端口进入到非对称双芯光纤多模纤芯；激光脉冲入射到多模纤芯后在传播中与光纤相互作用发生非线性作用，产生两个后向的散射光，即拉曼斯托克斯散射光和拉曼反斯托克斯散射光；两个后向散射光通过合束器第二端口后从合束器第一端口输出然后进入到波分复用器第四端口，其中波长范围在1440～
1460nm的拉曼反斯托克斯散射光和波长在1640～1660的拉曼斯托克斯散射光分别接入PD探头后进入数据处理中心，用数据处理中心对采集到的数据进行处理分析；
与此同时开启波长为1550nm的单频窄线宽激光器，窄线宽激光经电光调制器调制为周期性的脉冲激光；脉冲激光通过掺铒光纤放大器后进入到环行器第一端口，然后从环行器第二端口输出进入到合束器第三端口，被放大的脉冲激光从合束器第二端口输出进入到非对称光纤的单模纤芯，脉冲激光在单模纤芯传播的过程中产生后向散射的瑞利散射光信号；后向散射的瑞利散射光通过合束器第三端口后回到环行器第二端口，然后再从环行器第三端口输出进入到PD探头，然后同时与剩余两个PD探头的信号光一起进入到数据处理中心进行信号数理，实现温度和振动双参量传感；
以开启脉冲激光器和窄线宽激光器的时间为计时零点，则在某个定点处后向拉曼斯托克斯散射光、后向拉曼反斯托克斯散射光和后向瑞利散射光回到合束器的时间为t；
对于后向拉曼散射光，拉曼散射光的强弱受到光纤散射点的温度调制，即传送入数据处理中心的斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光强度为时间t和温度T的函数，即t时刻第一个PD探头、第二个PD探头接收到的拉曼斯托克斯光和拉曼反斯托克斯光功率分别为：
Ps＝fs(t,T) (1)
和
Pas＝fas(t,T) (2)
其中T为t时刻非对称双芯光纤定点处的温度；用斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光功率的比值来解调温度来得到空间温度场的分布，即：
Ps/Pas＝fs(t,T)/fas(t,T) (3)
对于后向瑞利散射光，外界环境的振动会引起非对称双芯光纤中后向瑞利散射光相位的变化，即当外界的振动强度为ν时后向瑞利散射光相位φ为时间t和ν的函数：
φ＝f(t,ν) (4)
即
ν＝f-1(t,φ) (5)
用数据处理中心采集到时间t、两个后向拉曼散射光的功率和后向瑞利散射光的相位信息就可以具体得到测量点的位置、温度和振动的信息。
一种基于非对称双芯光纤的分布式双参量传感方法
技术领域
背景技术
发明内容
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