基於布裡淵散射的分布式測量系統的製作方法
2023-05-16 22:44:56
基於布裡淵散射的分布式測量系統的製作方法
【專利摘要】一種基於布裡淵散射的分布式測量系統，包括可將雷射分束為本振光和泵浦光的第一雷射單元、可將雷射調製成可作為探測光的正交頻分復用光信號的第二雷射單元、非同軸多芯光纖及可得到所述非同軸多芯光纖纖芯布裡淵頻移的光纖傳感單元，非同軸多芯光纖一端接收第一雷射單元的泵浦光，另一端接收正交頻分復用光信號，光纖傳感單元分別與第一雷射單元和第二雷射單元連接，本振光與探測光均輸入光纖傳感單元。如此，採用非同軸多芯光纖取代單模單芯光纖作為傳感光纖，可以區分溫度和應力交叉敏感問題。採用正交頻分復用光信號取代單束雷射作為系統中的探測光，可大大增加掃描速度，一次性完成多個頻點的掃描，提高了檢測響應時間。
【專利說明】基於布裡淵散射的分布式測量系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光纖傳感【技術領域】，特別是涉及一種基於布裡淵散射的分布式測量系統。
【背景技術】
[0002]電力系統中，電纜、風電設備等長期暴露在空氣中，容易受到外力及外界環境變化的影響。如大風、地震和冰災等將使設備發生形變產生弧垂，從而導致產生應力應變，設備強度下降，造成線路中斷故障。而應力對設備影響並不能直觀表現出來，一旦應力積累到一定程度，造成設備工作中斷，會嚴重影響電力系統輸供電的安全。另一方面，在電力系統中，高溫、火災也是影響電力系統安全運行的常見事故，所以溫度在線監測的質量同樣對電力系統安全運行舉足輕重。因此，及時監測和掌握設備應力應變和溫度變化情況，並及時發現故障而採取有效地預防措施，對提高電力系統的可靠性和安全性至關重要。
[0003]布裡淵散射是光波與聲波在光纖中傳播時相互作用而產生的光散射過程，布裡淵散射與入射光之間具有一定的頻差，該頻差與溫度和應變之間具有良好的線性關係，同時與功率與溫度呈正比關係。光纖作為傳感介質，具有體積小、重量輕、抗電磁幹擾以及易於組網等優點。通過測量光纖中的布裡淵頻譜可以實現環境中溫度和應變的分布式傳感，基於光纖布裡淵散射的分布式傳感技術應用而生。
[0004]但是，由於光纖中布裡淵頻移同時受應變和溫度的影響，僅由單一的布裡淵頻移無法分辨出該頻移是由應變還是由溫度引起，使得這種傳感技術的實用場合受到了很大限制，這種現象，稱為布裡淵散射光纖傳感器的「交叉敏感」問題。
[0005]為了解決這一問題，提出了多種解決方案。例如，通過研究大有效面積非零色散位移光纖的布裡淵散射譜與應變和溫度的關係，從而提出的解決布裡淵散射光纖傳感器交叉敏感問題的方案。此外，還提出了採用溫度補償的方法來解決交叉敏感問題。但是，大有效面積非零散射光纖的使用，系統成本增加，且無法與已鋪設的光纜融合，且檢測響應時間長，測量精度不高。採用溫度補償法，測量精度不高，檢測響應時間長。
實用新型內容
[0006]基於此，有必要針對響應時間長、測量精度不高的問題，提供一種基於布裡淵散射的分布式測量系統。
[0007]—種基於布裡淵散射的分布式測量系統,包括:
[0008]可將雷射分束為本振光和泵浦光的第一雷射單元；
[0009]可將雷射調製成可作為探測光的正交頻分復用光信號的第二雷射單元；
[0010]非同軸多芯光纖，一端接收所述第一雷射單元的泵浦光，另一端接收所述正交頻分復用光信號；
[0011]可得到所述非同軸多芯光纖纖芯布裡淵頻移的光纖傳感單元，分別與所述第一雷射單元和第二雷射單元連接，所述本振光和探測光均輸入所述光纖傳感單元。[0012]在其中一實施例中，所述第一雷射單元包括泵浦雷射器、將雷射分束的第一光耦合器、進行脈衝或隨機序列調製的第一電光調製器、第一光纖放大器、光環形器，所述泵浦雷射器與所述第一耦合器連接，所述泵浦雷射器輸出的雷射一束輸入光纖傳感單元，另一束依次通過第一電光調製器、第一光纖放大器和光環形器輸入所述非同軸多芯光纖，所述光環形器與所述光纖傳感單元連接。
[0013]在其中一實施例中，所述光環形器包括第一埠、第二埠和第三埠，所述第一光纖放大器通過第一埠與所述光環形器連接，所述非同軸多芯光纖一端與所述第二埠連接，所述光纖傳感單元通過第三埠與所述光環形器連接。
[0014]在其中一實施例中，所述第一雷射單元還包括光濾波器，所述光濾波器的一端與所述光環形器連接，另一端與所述光纖傳感單元連接。
[0015]在其中一實施例中，所述第二雷射單元包括探測光雷射器、可將雷射調製成正交頻分復用光信號的第二電光調製器、第二光纖放大器，所述探測光雷射器輸出的雷射依次通過第二電光調製器、第二光纖放大器輸入非同軸多芯光纖。
[0016]在其中一實施例中，所述第二電光調製器包括正交頻分復用光信號發生器、數模轉換器、驅動器和電光調製裝置，所述正交頻分復用光信號發生器、數模轉換器、驅動器和電光調製裝置依次連接，所述探測光雷射器與所述電光調製裝置連接，所述第二光纖放大器與所述電光調製裝置連接。
[0017]在其中一實施例中，所述光纖傳感單元包括光電接收檢測裝置、模數轉換器、信道估計裝置和主控顯示設備，所述光電接收檢測裝置分別與所述第一雷射單元和第二雷射單元連接，所述模數轉換器與所述光電接收檢測裝置連接，所述信道估計裝置與所述模數轉換器連接，所述主控顯示設備與所述信道估計裝置連接和第一雷射單元連接。
[0018]在其中一實施例中，所述光電接收檢測裝置包括第二光耦合器和光電檢測器，所述第二光耦合器分別與第一雷射單元和第二雷射單元連接，所述光電檢測器與所述第二光耦合器連接，所述模數轉換器與所述光電檢測器連接。
[0019]上述基於布裡淵散射的分布式測量系統，採用非同軸多芯光纖作為傳感光纖，接收並檢測光信號，光信號包括本振光和攜帶所述非同軸多芯光纖發生布裡淵散射的光信號的正交頻分復用探測光，然後對檢測出的光信號進行調製解調，得出所述非同軸多芯光纖每個纖芯的布裡淵增益譜，並確定每個纖芯的布裡淵頻移，通過溫度和應力變化引起的布裡淵頻移確定溫度和應力值。
[0020]如此，採用非同軸多芯光纖可以區分溫度和應力交叉敏感問題。非同軸多芯光纖還可提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。採用正交頻分復用光信號作為系統中的探測光，可大大增加掃描速度，一次性完成多個頻點的掃描，提高了檢測響應時間，也提高了測量動態範圍。此外，採用正交頻分復用技術可有效對抗信號波形的幹擾，適用於多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸，通過各子載波的聯合編碼具有很強的抗衰落能力，可適用於長距離分布式光纖傳感，大大增長了測量距離，也提高了測量精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為一實施方式的基於布裡淵散射的分布式測量系統的結構示意圖；
[0022]圖2為另一實施方式的基於布裡淵散射的分布式測量系統的結構示意圖；[0023]圖3為一實施方式的基於布裡淵散射的分布式測量系統的第二電光調製器的結構示意圖；
[0024]圖4為一實施方式的基於布裡淵散射的分布式測量方法的流程示意圖；
[0025]圖5為一實施方式的基於布裡淵散射的分布式測量方法正交頻分復用電信號調製解調流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0027]需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0028]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本實用新型。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0029]如圖1所示，一種基於布裡淵散射的分布式測量系統，包括可將雷射分為兩束的第一雷射單元110、可將雷射調製成可作為探測光的正交頻分復用光信號的第二雷射單元120、非同軸多芯光纖130和可得到非同軸多芯光纖130纖芯布裡淵頻移的光纖傳感單兀140。第一雷射單兀110可將雷射分為兩束,一束為本振光,另一束為泵浦光，非同軸多芯光纖130 —端接收第一雷射單元110的泵浦光，另一端接收可作為探測光的正交頻分復用光信號。第一雷射單元110和第二雷射單元120均與光纖傳感單元140連接，本振光和探測光均輸入光纖傳感單兀140。
[0030]在本實施例中，米用非同軸多芯光纖130作為傳感光纖,非同軸多芯光纖130是一種共用外包層，內含有多根纖芯，每根纖芯又有自己的內包層的光纖。非同軸多芯光纖130可提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。
[0031]由於非同軸多芯光纖130纖芯間隔大，互相不發生光耦合現象，受溫度影響時，每個纖芯的布裡淵頻移變化相同，而每個纖芯位置不同，受到應力影響時的布裡淵頻移變化不同。因此，可以分辨出布裡淵頻移是由溫度還是由於應力變化引起，從而解決了布裡淵散射傳感的交叉敏感問題。
[0032]第一雷射單元110可將雷射分為兩束，一束可作為本振光，另一束可作為泵浦光。在其中一個實施例中，第一雷射單元110可包括泵浦雷射器112、第一光耦合器114、第一電光調製器116、第一光纖放大器118和光環形器119。泵浦雷射器112發射的雷射可作為泵浦光源，第一光耦合器114可將雷射分為兩束，第一電光調製器116可對泵浦光進行脈衝或隨機序列調製，第一光纖放大器118對泵浦光進行放大，光環形器119 一埠與非同軸多芯光纖130連接，另一埠與光纖傳感單元140連接。[0033]其中，泵浦雷射器112輸出的雷射經過第一耦合器114分為兩束，一束作為泵浦光經過第一電光調製器116脈衝或隨機序列調製後輸入第一光纖放大器118放大，再進入光環形器119從而輸入到非同軸多芯光纖130產生布裡淵散射,另一束雷射作為本振光輸入光纖傳感單元140。
[0034]光環形器119是一種多埠非互易光學器件,具有N個埠，其中N大於等於3, N個埠形成一個連續的通道，可以完成正反向傳輸光的分離。在本實施例中，光環形器119包括3個埠，第一光纖放大器118通過第一埠 1192與光環形器119連接,非同軸多芯光纖130的一端與第二埠 1194連接，光纖傳感單元140與第三埠 1196連接。如此，當泵浦光從第一光纖放大器118進入光環形器119的第一埠 1192，可毫無損失的由第二埠 1194進入非同軸多芯光纖130，由於光環形器119的非互易特性，第三埠 1196沒有光輸出。
[0035]第一光耦合器114為普通光纖耦合器，可以理解的是，在其他實施例中，第一光耦合器114的耦合比可根據實際雷射條件和輸出功率的需要進行選擇，只要實現系統穩定工作的目的即可。泵浦雷射器112可為端面泵浦固體雷射器，也可以為側面泵浦固體雷射器，只要實現低功耗、性能可靠、壽命長、輸出光質量好的目的即可。在本實施例中，泵浦雷射器112採用分布式反饋雷射器(Distributed Feedback Laser,DFB)。第一光纖放大器118為可為慘耳放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier, EDFA)。
[0036]第二雷射單元120可將雷射調製成可作為探測光的正交頻分復用光信號。
[0037]在其中一個實施例中，第二雷射單元120包括探測光雷射器122、第二電光調製器124、第二光纖放大器126,探測光信號由探測雷射器122輸出後通過第二電光調製器124、第二光纖放大器126輸入非同軸多芯光纖130另一端。
[0038]探測光雷射器122與第一雷射單元110的泵浦雷射器112相比有一定的頻差，作為相干光源，普通石英非同軸多芯光纖在常溫無應變時產生的布裡淵頻移約為11GHz，故在本實施例中，頻差為11GHz，在溫度和應變變化時，根據布裡淵頻移與溫度和應變的關係即可得出溫度和應變的變化信息。
[0039]第二電光調製器124可將產生正交頻分復用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, 0FDM)模擬信號，並與探測光雷射器122輸出的雷射進行OFDM調製，將雷射調製為OFDM光信號，並經過第二光纖放大器126輸入非同軸多芯光纖130的另一端,經歷布裡淵增益。第二光纖放大器126可為摻耳放大器。需要說明的是，OFDM是一種多載波調製技術，其在多個正交的子載波上傳遞不同的信息符號，如4一QAM符號，頻率解析度為子載波間隔。
[0040]在本實施例中，第二電光調製器124可採用馬赫一曾德爾調製器(Mach-ZehnderModulator，MZM)，MZM調製器將輸入光分成兩路相等的信號分別進入調製器的兩個支路，這兩個光支路採用的材料是電光性材料，其折射率隨外部施加的電信號大小而變化。由於光支路的折射率變化會導致信號相位的變化，當兩個支路信號調製器輸出端再次結合在一起時，合作的光信號將是一個強度大小變化的幹涉信號，相當於把電信號的變化轉換成了光信號的變化，實現了光強度的調製。
[0041]如此，將OFDM模擬信號與探測光調製為OFDM光信號,並最後輸入非同軸多芯光纖130經歷布裡淵增益。採用OFDM光信號作為系統中的探測光，可大大增加掃描速度，一次性完成多個頻點的掃描，減少檢測時間。此外，採用OFDM技術可有效對抗信號波形的幹擾，適用於多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸，通過各子載波的聯合編碼具有很強的抗衰落能力，可適用於長距離分布式光纖傳感。
[0042]可以理解的是，第二電光調製器124也可採用其他電光調製器，只要實現OFDM光信號調製的目的即可。第二光纖放大器126也可採用其他的光纖放大器，只要實現對OFDM光信號放大即可。
[0043]光纖傳感單元140可得到非同軸多芯光纖130纖芯的布裡淵頻移，分別與第一雷射單元110和第二雷射單元120連接，本振光和探測光均輸入光纖傳感單元140。
[0044]在其中一個實施例中，光纖傳感單元140可包括光電接收檢測裝置142、模數轉換器144、信道估計裝置146和主控顯示裝置148，光電接收檢測裝置142分別與第一雷射單元110和第二雷射單元120連接，模數轉換器144與光電檢測裝置連接，信道估計裝置146與模數轉換器144連接，主控顯示裝置148與信道估計裝置146連接，還與第一雷射單元110連接。
[0045]請參閱圖2，在其中一實施例中，光電接收檢測裝置142包括第二光耦合器1422和光電檢測器1424，第二光耦合器1422分別與第一雷射單元110和第二雷射單元120連接，光電檢測器1424與第二光稱合器1422連接。第一雷射單兀110雷射分為兩束,作為本振光的一束輸入第二光稱合器1422,第二雷射單兀120通過光環形器119與第二光稱合器1422連接，模數轉換器144與光電檢測器1424連接。
[0046]第一雷射單元110泵浦光輸入非同軸多芯光纖130，產生布裡淵散射，當泵浦光與探測光的頻差與光纖中某區域的布裡淵頻移相等時，該區域就會產生布裡淵放大效應，即布裡淵增益，泵浦光與探測光之間發生能量轉移。OFDM光信號作為探測光輸入非同軸多芯光纖130經歷布裡淵增益，由於布裡淵散射信號與泵浦光方向相反，OFDM光信號攜帶布裡淵散射信號經過光環形器119與本振光在第二光稱合器1422稱合進入光電檢測器1424。
[0047]其中，信道估計裝置146對經過模數轉換的OFDM光信號進行了 OFDM解調，以便布裡淵散射信號的數據處理。需要說明的是，解調是從攜帶消息的已調信號中恢復消息的過程，發送端用所欲傳送的消息對載波進行調製，產生攜帶這一消息的信號，接收端恢復所傳送的消息才可加以利用。上述檢測方法採用直接檢測法，通過OFDM光信號攜帶布裡淵散射信號，然後將光信號轉換為電信號，解調電路檢出信息，直接檢測算法使得成本大大降低。
[0048]可以理解的是，光電接收檢測裝置142也可以是相干接收機1426，第一雷射單元110的本振光輸入相干接收機1426,第二雷射單兀120的OFDM光信號攜帶布裡淵散射信號經過光環形器119輸入相干接收機1426。如此，只要實現接收並檢測出本振光和攜帶布裡淵散射信號的OFDM光信號，以及對OFDM光信號進行解調的目的即可。上述檢測方案採用相干檢測方案，利用光的相干性對光載波所攜帶的信息信號進行檢測和處理，與直接檢測相比，相干檢測更容易獲得大的信噪比，可恢復的信號種類多，並且頻率選擇性較好，更適合密集波分復用系統，因此，傳輸過程中誤差小，提高了精確度。此外，相干接收機1426的靈敏度高，增加了光信號的無中繼傳輸距離，從而增加了測量距離。
[0049]模數轉換器144與光電檢測裝置142連接，信道估計裝置146與模數轉換器144連接，主控顯示裝置148與信道估計裝置146連接，還與第一雷射單元110連接。如此，模數轉換器144可將OFDM光信號轉換為OFDM電信號，信道估計裝置146通過信道估計技術從而得到每個纖芯的布裡淵增益譜，主控顯示裝置148從而經過數據處理得出每個纖芯的布裡淵頻移，得出溫度和應力值。其中，主控顯示裝置148還與第一電光調製器116連接，從而控制第一電光調製器116的脈衝或隨機序列調製。
[0050]上述基於布裡淵散射的分布式測量系統，包括可將雷射分束成本振光和泵浦光的第一雷射單元110，可將雷射調製成可作為探測光的正交頻分復用光信號的第二雷射單元120，一端接收第一雷射單元110泵浦光，另一端接收正交頻分復用光信號的非同軸多芯光纖130，以及可得到非同軸多芯光纖130纖芯布裡淵頻移的光纖傳感單元140。光纖傳感單元140分別與第一雷射單元110和第二雷射單元120連接，本振光與探測光均輸入光纖傳感單元140。
[0051]如此，第一雷射單元110將雷射分束為本振光和泵浦光，第二雷射單元120將雷射調製成正交頻分復用光信號，第一雷射單兀110分束出的泵浦光輸入非同軸多芯光纖130的一端，產生布裡淵散射，第二雷射單元120將正交頻分復用光信號輸入非同軸多芯光纖130的另一端，並經歷布裡淵增益。由於布裡淵散射信號的方向與泵浦光的方向相反，正交頻分復用光信號攜帶布裡淵散射信號輸入光纖傳感單元140。第一雷射單元110分束的本振光也輸入光纖傳感單元140，通過光纖傳感單元140的探測檢測、OFDM解調、信道估計等，最終得到每個纖芯的布裡淵增益譜，找到峰值後得到每個纖芯的布裡淵頻移。根據溫度變化引起的布裡淵頻移在每個纖芯中是相同的，而應力變化引起的布裡淵頻移在每個纖芯中是不同的來區分溫度和應力值，從而解決了交叉敏感問題。此外，採用分布式測量系統可適用於長距離的測量。
[0052]採用非同軸多芯光纖130取代單模單芯光纖作為傳感光纖，可以區分溫度和應力交叉敏感問題。非同軸多芯光纖130還可提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。採用OFDM光信號取代單束雷射作為系統中的探測光，可大大增加掃描速度，一次性完成多個頻點的掃描，提高了檢測響應時間，也提高了測量動態範圍。此外，採用OFDM技術可有效對抗信號波形的幹擾，適用於多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸，通過各子載波的聯合編碼具有很強的抗衰落能力，可適用於長距離分布式光纖傳感，大大增長了測量距離，也提高了測量精度。
[0053]請參閱圖1，在其中一實施例中，第一雷射單元110還包括光濾波器115，光濾波器115的一端與光環形器119連接，另一端與光纖傳感單元140連接。信號在產生、轉換、傳輸過程中由於環境和幹擾的存在而畸形，以至於信號及其所攜帶的信息被噪聲幹擾，從而形成OFDM子載波間幹擾(inter-carrier interference, ICI),所以，濾波器可大大提高OFDM的傳輸精度，從而保證了檢測精度。此外，濾波器還將信號中的瑞麗散射和系統中的端面反射光濾除，提聞了系統的檢測精度。
[0054]請參閱圖3，在其中一實施例中，第二電光調製器124包括正交頻分復用光信號發生器1242、數模轉換器1244、驅動器1246和電光調製裝置1248，正交頻分復用光信號發生器1242、數模轉換器1244、驅動器1246和電光調製裝置1248依次連接，探測光雷射器122與電光調製裝置1248連接，第二光纖放大器126與電光調製裝置1248連接。正交復用光信號發生器輸出OFDM信號,數模轉換器1244將OFDM信號轉換成模擬信號,驅動器1246驅動電光調製裝置1248將OFDM模擬信號和探測光雷射器122輸出的雷射調製成OFDM光信號，再輸入第二光纖放大器126放大後進入非同軸多芯光纖130。如此，以實現正交頻分復用技術進行傳輸，提高了掃描速度，減少了檢測時間。
[0055]如圖4所示，一種基於布裡淵散射的分布式測量方法，包括以下步驟:
[0056]步驟S110，鋪設非同軸多芯光纖130 ;
[0057]步驟S120，產生本振光、泵浦光和可作為探測光的正交頻分復用光信號，調製泵浦光和可作為探測光的正交頻分復用光信號，分別輸入泵浦光和可作為探測光的正交頻分復用光信號於所述非同軸多芯光纖130兩端；
[0058]步驟S130，接收並檢測所述本振光和攜帶所述非同軸多芯光纖130發生布裡淵散射光信號的正交頻分復用光信號；
[0059]步驟S140，對檢測到的正交頻分復用光信號進行調製解調，得出所述非同軸多芯光纖130每個纖芯的布裡淵增益譜，並確定每個纖芯的布裡淵頻移；
[0060]步驟S150，通過溫度和應力變化引起的布裡淵頻移計算出溫度和應力值。
[0061]上述基於布裡淵散射的分布式測量方法，鋪設非同軸多芯光纖130,產生本振光、泵浦光和可作為探測光的正交頻分復用光信號，分別輸入泵浦光和可作為探測光的正交頻分復用光信號於所述非同軸多芯光纖130兩端。接收並檢測所述本振光和攜帶所述非同軸多芯光纖130發生布裡淵散射光信號的正交頻分復用光信號。對檢測到的正交頻分復用光信號進行調製解調，得出所述非同軸多芯光纖130每個纖芯的布裡淵增益譜，並確定每個纖芯的布裡淵頻移；，再根據溫度和應力變化引起的布裡淵頻移確定溫度和應力值。
[0062]如此，採用非同軸多芯光纖130取代單模單芯光纖作為傳感光纖，可以區分溫度和應力交叉敏感問題。非同軸多芯光纖130還可提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。採用OFDM光信號取代單束雷射作為系統中的探測光，可大大增加掃描速度，一次性完成多個頻點的掃描，提高了檢測響應時間。
[0063]採用經過調製的OFDM作為探測光，經過OFDM解調，得出非同軸多芯光纖130每個纖芯的布裡淵頻移，可降低系統計算複雜度，避免需要經過電光調製、偏振控制、信號平均等過程，簡化傳統方式中的平均過程，減少了檢測時間。OFDM光信號傳輸可長距離傳輸，傳送精度聞，提聞了測量精度。
[0064]請參閱圖5，在其中一實施例中，步驟S140對檢測到的正交頻分復用光信號進行調製解調，得出所述非同軸多芯光纖每個纖芯的布裡淵增益譜，並確定每個纖芯的布裡淵頻移的步驟，具體包括以下步驟:
[0065]步驟S141，對檢測出的正交頻分復用光信號進行模數轉換；
[0066]步驟S142，對正交頻分復用電信號進行串並轉換；
[0067]步驟S144，對串並轉換的正交頻分復用電信號進行去循環前綴；
[0068]步驟S146，對去循環前綴的正交頻分復用電信號進行快速傅氏變換；
[0069]步驟S148，對快速傅氏變化的正交頻分復用電信號進行信道估計，並得出纖芯的布裡淵頻移。
[0070]如此，可對OFDM電信號調製解調，快速和準確計算出每個纖芯的布裡淵頻移，經過OFDM解調、模數變換和信道估計等步驟可降低系統計算複雜度，簡化傳統方式中的平均過程，減少了檢測時間。
[0071]在其中一實施例中，步驟S148對快速傅氏變化的正交頻分復用電信號進行信道估計具體為:[0072]設OFDM探測光信號上第k個子載波上的符號為Xk，在光電接收檢測裝置142中處理OFDM信號時接收到的該子載波上的符號為Yk，則該子載波的信號相對強度為
【權利要求】
1.一種基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，包括: 可將雷射分束為本振光和泵浦光的第一雷射單元； 可將雷射調製成可作為探測光的正交頻分復用光信號的第二雷射單元； 非同軸多芯光纖，一端接收所述第一雷射單元的泵浦光，另一端接收所述正交頻分復用光信號； 可得到所述非同軸多芯光纖纖芯布裡淵頻移的光纖傳感單元，分別與所述第一雷射單元和第二雷射單元連接，所述本振光和探測光均輸入所述光纖傳感單元。
2.根據權利要求1所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述第一雷射單元包括泵浦雷射器、將雷射分束的第一光耦合器、進行脈衝或隨機序列調製的第一電光調製器、第一光纖放大器、光環形器，所述泵浦雷射器與所述第一光耦合器連接，所述泵浦雷射器輸出的雷射一束輸入光纖傳感單元，另一束依次通過第一電光調製器、第一光纖放大器和光環形器輸入所述非同軸多芯光纖，所述光環形器與所述光纖傳感單元連接。
3.根據權利要求2所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述光環形器包括第一埠、第二埠和第三埠，所述第一光纖放大器通過第一埠與所述光環形器連接，所述非同軸多芯光纖一端與所述第二埠連接，所述光纖傳感單元通過第三埠與所述光環形器連接。
4.根據權利要求2所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述第一雷射單元還包括光濾波器，所述光濾波器的一端與所述光環形器連接，另一端與所述光纖傳感單元連接。
5.根據權利要求1所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述第二雷射單元包括探測光雷射器、可將雷射調製成正交頻分復用光信號的第二電光調製器、第二光纖放大器，所述探測光雷射器輸出的雷射依次通過第二電光調製器、第二光纖放大器輸入非同軸多芯光纖。
6.根據權利要求5所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述第二電光調製器包括正交頻分復用光信號發生器、數模轉換器、驅動器和電光調製裝置，所述正交頻分復用光信號發生器、數模轉換器、驅動器和電光調製裝置依次連接，所述探測光雷射器與所述電光調製裝置連接，所述第二光纖放大器與所述電光調製裝置連接。
7.根據權利要求1所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述光纖傳感單元包括光電接收檢測裝置、模數轉換器、信道估計裝置和主控顯示設備，所述光電接收檢測裝置分別與所述第一雷射單元和第二雷射單元連接，所述模數轉換器與所述光電接收檢測裝置連接，所述信道估計裝置與所述模數轉換器連接，所述主控顯示設備與所述信道估計裝置連接和第一雷射單元連接。
8.根據權利要求7所述的基於布裡淵散射的分布式測量系統，其特徵在於，所述光電接收檢測裝置包括第二光耦合器和光電檢測器，所述第二光耦合器分別與第一雷射單元和第二雷射單元連接，所述光電檢測器與所述第二光耦合器連接，所述模數轉換器與所述光電檢測器連接。
【文檔編號】G01L1/24GK203672517SQ201320841973
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】黃琦, 程小蓉, 吳鍾博, 吳勁松, 張斌, 蔣康明, 吳贊紅 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院, 廣東電網公司電力調度控制中心