一种高分辨率的φ-OTDR分布式光纤传感系统及方法与流程

技术特征：
1.一种高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感系统，其特征在于，包括：超窄线宽激光器、偏振控制器、光分路器、声光调制器、edfa光放大器、任意波形发生器、光环形器、光耦合器、窄带滤波器、evoa、光电探测器和示波器；其中，所述超窄线宽激光器发射的连续光输入所述偏振控制器，并由所述偏振控制器控制其偏振态，所述光分路器与所述偏振控制器相连接并对连续光进行分光，所述声光调制器与所述光分路器相连接并将连续光调制为光脉冲，所述edfa光放大器能够将光脉冲放大，所述任意波形发生器用于生成脉冲波信号，所述光环形器与所述edfa光放大器相连接并对光脉冲进行接收和传输，所述光耦合器与所述光环形器相连接并将光脉冲转换为拍频信号，所述窄带滤波器能够获得光载波频移附近的带通信号，所述evoa与所述光耦合器相连接并用于控制光信号的衰减，所述光电探测器用于将光信号转换成电信号，所述示波器接收电信号并进行显示。2.根据权利要求1所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感系统，其特征在于，所述超窄线宽激光器为中心波长在1550nm的连续波激光器，用于发射连续激光。3.根据权利要求1或2所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感系统，其特征在于，所述任意波形发生器用于生成脉冲波信号，且脉冲波信号为矩形脉冲，其上升/下降时间为2ns，重复频率为10khz，脉冲宽度为100ns，频移为100mhz。4.根据权利要求3所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感系统，其特征在于，所述光分路器为1/9光分路器，用于将接收到的连续激光分为两部分，分别占原激光的90％和10％。5.一种基于权利要求1～4任意一项高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感系统的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过超窄线宽激光器产生输入脉冲；步骤2：通过在输入脉冲中添加一个单独的光载波来修改原始的询问信号，得到经过声光调制器调制产生的光脉冲；步骤3：根据卷积的线性，将光脉冲沿光纤的传播建模为两个后向散射分量和；步骤4：光电探测器接收到拍频信号后，转换生成电信号。6.根据权利要求5所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感方法，其特征在于，输入脉冲p
std
(t，z)为：其中，e0为脉冲场的振幅，τ
p
为脉冲宽度，β1(z)为传播延迟，p
cp
(t，z)为线性啁啾，且β1(z)和p
cp
(t，z)分别满足：(t，z)分别满足：其中，δv为总应用啁啾。7.根据权利要求6所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感方法，其特征在于，经过声光调制器调制产生的光脉冲p(t，z)为：
且p
oc
(t，z)满足：其中，为光载流子的光学频率。8.根据权利要求7所述的高分辨率的φ－otdr分布式光纤传感方法，其特征在于，两个后向散射分量的和e(t)为：e(t)＝p(t，z)*r(z)＝e
oc
(t) e
cp
(t)其中，r(z)为光纤瑞利反向散射分布函数，e
oc
(t)为加入光载波对应的信号，e
cp
(t)为原信号光代表的信号。9.根据权利要求8所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感方法，其特征在于，生成的电信号i(t)可表示为：i(t)＝e(t)e
cc
(t)＝i
bb
(t) i
pb
(t)且i
bb
(t)和i
pb
(t)分别满足：i
bb
(t)＝|e
oc
(t)|2 |e
cp
(t)|2其中，e
oc
(t)表示加入的光载波信号；e
cp
(t)表示本征信号光信号；e
cpcc
(t)表示本征光信号与后向瑞丽散射曲线卷积后的光信号。10.根据权利要求9所述的高分辨率的φ
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otdr分布式光纤传感方法，其特征在于，还包括数据解调，数据解调基于子带处理，在询问脉冲中加入一个特定频率的光载波，允许从中频接收的信号中提取光纤对啁啾脉冲的响应，通过使用窄带滤波器，光纤响应谱被分成多个子带，最终做逆变换后在时域重叠，并在子带分析期间执行平均操作。

技术总结
一种高分辨率的φ


技术研发人员：宋雨轩 陈伟根 刘帆 张知先 吴柯洁 李萌 杨天荷 王建新 王品一 宋睿敏 王子懿
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2021.08.17
技术公布日：2021/11/24