申请/专利权人：南京晓庄学院;太原理工大学

申请日：2017-08-10

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN107478352B

主分类号：G01K11/322

分类号：G01K11/322;G01B11/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2018.01.09#实质审查的生效;2017.12.15#公开

摘要：一种基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统，包括激光器模块1、第一环形器2、第一耦合器3、光开关4、混沌激光信号生成控制模块5、第一光隔离器6、第二耦合器7、第一偏振控制器8、第一电光调制器9、第一光放大器10、第二偏振控制器11、第二电光调制器12、电信号调制模块13、偏压控制模块14、可调谐光延迟线、第二光放大器、扰偏器17、第二光隔离器、待测光纤、第二环形器、可调谐光滤波器、光电探测模块、数据采集与处理模块；实现布里渊散射的分布式光时域分析传感和融合混沌光信号的布里渊相关分析传感系统，获得快速且高精度的目标定位。

主权项：1.一种基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法，其特征是，基于如下基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统，所述系统包括激光器模块（1）、第一环形器（2）、第一耦合器（3）、光开关（4）、混沌激光信号生成控制模块（5）、第一光隔离器（6）、第二耦合器（7）、第一偏振控制器（8）、第一电光调制器（9）、第一光放大器（10）、第二偏振控制器（11）、第二电光调制器（12）、电信号调制模块（13）、偏压控制模块（14）、可调谐光延迟线（15）、第二光放大器（16）、扰偏器（17）、第二光隔离器（18）、待测光纤（19）、第二环形器（20）、可调谐光滤波器（21）、光电探测模块（22）、数据采集与处理模块（23）；其中，激光器模块接包含a,b,c三个端口的第一环形器的b端口，第一环形器（2）的c端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第一耦合器（3）的输入端口，第一耦合器（3）的第一输出端口接光开关（4）的输入端口，光开关（4）的输出端口接混沌激光信号生成控制模块5，混沌激光信号生成控制模块（5）接第一环形器（2）的a口；第一耦合器（3）的第二输出端口依次接第一光隔离器（6）和第二耦合器7的输入端口，第二耦合器（7）的第一输出端口依次接第一偏振控制器（8）、第一电光调制器（9）的光输入端口，第一电光调制器的光输出端口接第一光放大器（10）输入端口，第一光放大器的输出端口接第二环形器（20）的a端口；第二耦合器（7）的第二输出端口接第二偏振控制器（11）输入端口，第二偏振控制器输出端口接第二电光调制器（12）的光输入端口，第二电光调制器的光输出端口接可调谐光延迟线15，可调谐光延迟线（15）输出端口依次接第二光放大器（16）、扰偏器（17）、第二光隔离器（18）和待测光纤（19），待测光纤（19）另一端接第二环形器（20）的b端口；第一电光调制器（9）、第二电光调制器（12）的电调制输入端口和偏压控制端口分别接电信号调制模块（13）和偏压控制模块（14）；第二环形器（20）的c端口依次接可调谐光滤波器（21）、光电探测模块（22）、数据采集与处理模块（23）；所述传感系统的能够使用两种传感系统对待测光纤进行监测，第一种传感系统为基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法BOTDA，第二种传感系统为基于混沌光的布里渊分布式光相关分析传感方法CHAOS-BOCDA；所述两种传感方法通过两种线路连接控制方法实现，即在光开关的通断和第一电光调制器的控制方案上实现，具体连接控制方式如下：第一种基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法采用的系统连接控制方式为：断开光开关（4），激光器发射的连续光信号，电信号调制模块（13）和偏压控制模块（14）控制第一电光调制器（9），使第一电光调制器输出泵浦光脉冲；使第一电光调制器输出泵浦光脉冲；此时整个系统的监测方法、数据分析方法利用的是布里渊时域分析传感方法；第二种基于混沌光的布里渊分布式光相关分析传感方法采用的系统连接控制方式为：激光器发射的连续光信号经闭合光开关（4）接到混沌激光信号生成控制模块（5）上；电信号调制模块（13）和偏压控制模块（14）控制第一电光调制器处于最低消光比状态，此时光信号经过第一电光调制器相当于经过一段光纤，使第一电光调制器输出稳定的连续光信号；此时整个系统监测方法、数据分析方法利用的是基于混沌光的布里渊相关分析传感方法；所述传感系统的两种传感方法及系统其监测步骤如下：第一种基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法对应第一种线路连接控制方式，其工作过程即监测步骤为：所述激光器模块输出的直流连续光信号经第一环形器进入第一耦合器，第一耦合器将光信号分为两路，第一耦合器（3）第二路输出信号（3-2）经第一光隔离器（6）进入第二耦合器（7）；第一耦合器（3）第一路输出（3-1）由光开关（4）断开，不接入后续光路；第二耦合器（7）将输入信号分成两路：其中第一路（7-1）信号经第一偏振控制器（8）后由第一电光调制器（9）调制成泵浦光脉冲，泵浦光脉冲被第一光放大器（10）放大后，经第二环形器（20）进入待测光纤（19）形成泵浦路信号；另一路光信号接到第二偏振控制器（11），后被第二电光调制器（12）移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线（15）、第二光放大器（16）、扰偏器（17）、第二光隔离器（18）进入待测光纤；所述电信号调制模块（13）和偏压控制模块（14）控制第一电光调制器（9），使其输出泵浦光脉冲，控制第二电光调制器（12），将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；所述待测光纤中的传感信号经第二环形器（20）输出进入可调谐光滤波器（21），可调谐光滤波器（21）输出的布里渊谱经光电探测模块（22）转换后送至数据采集与处理模块（23）；数据采集与处理模块23将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波处理后对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，给出监测结果；系统工作基于混沌光的布里渊分布式光相关分析传感方法CHAOS-BOCDA模式下时，其线路连接控制方式及监测步骤如下：所述激光器模块（1）输出的连续光信号经第一环形器（2）的b、c端口进入第一耦合器（3），第一耦合器将光信号分为两路，其中第一耦合器第一路输出（3-1）的光信号经光开关（4）、混沌激光信号生成控制模块（5）、第一环形器（2）的a端口反馈回激光器模块（1），此回路用于形成稳定的混沌光信号；第一耦合器（3）第二路（3-2）输出的光信号经第一光隔离器（6）进入第二耦合器（7），第二耦合器将输入信号分成两路：其中第二耦合器第一路（7-1）信号经第一偏振控制器（8）、第一电光调制器（9）输出稳定的混沌光信号此处电光调制器不调制脉冲，混沌信号被第一光放大器（10）放大后，经第二环形器（20）进入待测光纤（19）形成混沌泵浦信号；第二耦合器（7）第二路（7-2）输出稳定的混沌探测信号经第二偏振控制器（11）后被第二电光调制器（12）移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线（15）、第二光放大器（16）、扰偏器（17）、第二光隔离器（18）进入待测光纤（19）；所述电信号调制模块（13）和偏压控制模块（14）控制第一电光调制器，使第一电光调制器消光比降至最低并输出稳定的混沌泵浦信号，控制第二电光调制器（12），将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；所述待测光纤中的混沌传感信号经第二环形器（20）c端口输出进入可调谐光滤波器（21），可调谐光滤波器输出的布里渊谱经光电探测模块（22）转换后送至数据采集与处理模块（23）；数据采集与处理模块将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波处理后对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，给出监测结果。

全文数据：基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法及系统技术领域[0001]本发明涉及光纤传感技术领域，涉及一种分布式光纤传感方法及系统，尤其涉及一种基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式应变、温度传感监测方法及系统。背景技术[0002]研宄表明应变或温度与布里渊频移存在线性关系，1989年，Horiguchi等人据此提出了基于受激布里渊散射放大效应的BrillouinOpticalTime-DomainAnalysis，BOTDA传感技术，也称布里渊增益型BCXTDA。在布里渊增益型BOTDA传感技术中，光纤的两端分别射入作为泵浦的脉冲光和作为探测的连续光，两路光的频率相差约一个布里渊频移，由于受激布里渊散射效应，泵浦的脉冲光将能量转移给探测连续光，通过改变两路光的频率差并探测它们之间能量转移的大小来确定布里渊频移量，进而实现对温度和应变的监测。[0003]基于混沌信号源的受激布里渊散射的相关分析传感CHA0S-B0CDA技术，利用混沌信号作为系统的泵浦光与探测光，利用两路光在光纤中相向传输时的相关峰实现对应点布里渊频移量的测量，由基于混沌信号的B0CDA传感系统工作原理所决定，它的传感分辨率由混沌光信号的相干长度决定，系统可获得较高的空间分辨率。[0004]以上两种技术都是通过测量光纤中的布里渊频移量来实现温度和应变的测量，主要差别是B0TDA技术不需要调节延迟线，可直接获得频移点位置，不足之处在于空间分辨率受泵浦脉冲宽度的限制;CHA0S-B0CDA技术是通过混沌光信号的相干长度来获得高空间分辨率，分辨率高达cm量级，但该系统在测量光纤沿线诸点的布里渊增益谱时，需通过逐点改变延迟线的长度来获得，当传感距离较长时，这种变更延迟线长度的措施降低了系统的测试效率，难以满足实际工程应用需要。发明内容[0005]针对现有技术的不足，本发明目的是，提出一种基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法，基于这种方法提出一种融合布里渊光时域分析仪B0TDA和布里渊相关分析仪CHA0S-B0CDA的复合型分布式温度、应变监测系统。[0006]本发明的所述基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法及系统是指一套系统可实现两种测量方案，一种是布里渊光时域分析仪（以下简称B0TDA，另一种是基于混沌信号的布里渊相关分析仪以下简称CHA0S-B0CDA。[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统，包括激光器模块1、第一环形器2、第一耦合器3、光开关4、混沌激光信号生成控制模块5、第一光隔离器6、第二耦合器7、第一偏振控制器8、第一电光调制器9、第一光放大器10、第二偏振控制器11、第二电光调制器丨2、电信号调制模块13、偏压控制模块14、可调谐光延迟线IS、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18、待测光纤19、第二环形器20、可调谐光滤波器21、光电探测模块22、数据采集与处理模块23;激光器模块1接包含3个端口（a，b，c的第一环形器2的b端口，第一环形器2的c端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第一耦合器3的输入端口，第一耦合器3的第一输出端口接光开关4的输入端口，光开关4的输出端口接混沌激光信号生成控制模块5,混沌激光信号生成控制模块5接第一环形器2的a口；第一耦合器3的第二输出端口依次接第一光隔离器6和第二耦合器7的输入端口，第二耦合器7的第一输出端口依次接第一偏振控制器8、第一电光调制器9的光输入端口，第一电光调制器9的光输出端口接第一光放大器10输入端口，第一光放大器10的输出端口接第二环形器20的a端口；第二耦合器7的第二输出端口接第二偏振控制器11输入端口，第二偏振控制器11输出端口接第二电光调制器12的光输入端口，第二电光调制器12的光输出端口接可调谐光延迟线15,可调谐光延迟线15输出端口依次接第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18和待测光纤19,待测光纤19另一端接第二环形器20的b端口；第一电光调制器9、第二电光调制器12的电调制输入端口和偏压控制端口分别接电信号调制模块13和偏压控制模块14;第二环形器20的c端口依次接可调谐光滤波器21，光电探测模块22、数据采集与处理模块23。[0008]所述的基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统，所述传感系统的能够使用两种传感系统对待测光纤进行监测，第一种传感系统为基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法B0TDA，第二种传感系统为基于混沌光的布里渊分布式光相关分析传感方法CHAOS-BOCDA〇[0009]第一种传感方法BOTDA连接控制方式为:断开光开关4,激光器发射的连续光信号，电信号调制模块13和偏压控制模块14控制第一电光调制器9,使第一电光调制器9输出栗浦光脉冲;此时整个系统的监测方法、数据分析方法利用的是布里渊时域分析传感方法；[0010]第二种传感方法CHAOS-BOCDA连接控制方式为：闭合光开关4,激光器发射的连续光信号接到混沌激光信号生成控制模块5上，电信号调制模块13和偏压控制模块14控制第一电光调制器9处于最低消光比状态，此时光信号经过第一电光调制器9相当于经过一段光纤，使第一电光调制器9输出稳定的连续光信号;此时整个系统监测方法、数据分析方法利用的是基于混沌光的布里渊相关分析传感方法。[0011]所述系统工作在B0TDA模式下时，其工作过程即监测步骤为：[0012]1所述激光器模块1输出的连续光信号经第一环形器2进入第一耦合器3,第一耦合器3将光信号分为两路，第一耦合器3第二路3_2输出信号经第一光隔离器6进入第二耦合器7;第一耦合器3第一路3-1输出由光开关4断开，不接入后续光路;第二耦合器7将输入信号分成两路:其中第一路7-1信号经第一偏振控制器8后由第一电光调制器9调制成栗浦光脉冲，栗浦光脉冲被第一光放大器10放大后，经第二环形器20进入待测光纤19形成栗浦路信号；另一路光信号接到第二偏振控制器11，后被第二电光调制器12移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线15、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18进入待测光纤19；[0013]2所述电信号调制模块13和偏压控制模块14控制第一电光调制器9,使其输出栗浦光脉冲，控制第二电光调制器12,将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；[0014]3所述待测光纤I9中的传感信号经第二环形器20输出进入可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器21输出的布里渊谱经光电探测模块22转换后送至数据采集与处理模块23;[0015]4所述数据分析处理模块23通过对数据进行放大、降噪、滤波等基本处理后对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取等分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，并给出监测结果。[0016]所述系统工作在CHAOS-BOCDA模式下时，其工作过程即监测步骤为：[0017]1所述激光器模块1输出的连续光信号经第一环形器2的b、c端口进入第一耦合器3;第一耦合器3将光信号分为两路，其中第一耦合器3第一路3-1输出的光信号经光开关4、混沌激光信号生成控制模块5、第一环形器2的a端口反馈回激光器模块1，此回路用于形成稳定的混沌光信号；第一耦合器3第二路3-2输出的光信号经第一光隔离器6进入第二耦合器7，第一稱合器7将输入彳目号分成两路:其中第二稱合器7第一路7—1信号经第一偏振控制器8、第一电光调制器9输出稳定的混沌光信号，此处电光调制器不调制脉冲，混沌信号被第一光放大器10放大后，经第二环形器20进入待测光纤19形成混沌泵浦信号；第二耦合器7第二路7-2输出稳定的混沌探测信号经第二偏振控制器11后被第二电光调制器12移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线15、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18进入待测光纤19;_8]2所述电信号调制模块I3和偏压控制模块14控制第一电光调制器9,使第一电光调制器9消光比降至最低并输出稳定的混沌泵浦信号，控制第二电光调制器12，将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；[0019]3所述待测光纤19中的混沌传感信号经第二环形器20c端口输出进入可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器21输出的布里渊谱经光电探测模块22转换后送至数据采集与处理模块23;[0020]4所述数据采集与处理模块23将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波等基本处理后对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取等分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，给出监测结果。[0021]两种传感方法共用系统中绝大部分器件，在数据处理单元选用不同的数据处理和分析方法，并将给出监测结果，实现光纤沿线的温度、应变监测。[0022]本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法及系统，公开了一种融合混沌光信号的复合型分布式光纤传感技术，系统可以通过对一个光开关和一个电光调制器的控制实现两种光路连接方案，继而形成两套测试方案，在监测过程中可先选择BOTDA技术对待测光纤进行快速扫描。确定频移点大致位置后再选用CHA0S-B0CDA技术进行高分辨率扫描，获得精确的定位。[0023]本发明的有益效果在于，提出一种高灵敏度分布式传感方法。在传统布里渊光时域分析仪的基础上融合了混沌光布里渊光相关分析仪。B0TDA测量速度较高，CHA0S-B0CDA空间分辨率高的特性，将两种系统相融合取长补短。基于对光开关和电光调制器的控制将两种光纤传感系统融合在一起，既可使用B0TDA快速度估测出温度点或应变点的大致位置，获得高监测速率;再利用CHA0S-B0CDA的高空间分辨率cm量级）确定应变点所处的具体位置。两种技术结合使用，使得传感系统精度、监测速度、空间分辨率均可得到有效的改善。与单纯的B0TDA或CHA0S-B0CDA相比，本发明将两套传感系统进行了集成，重复利用了系统中的绝大多数装置，提高了系统的监测能力、监测效率并且节约了系统的成本。该技术可对桥梁隧道、油气管道、通信光缆、大型建筑物等的温度或应变实现分布式监测。[0024]本发明一方面两套测量方案重复利用了系统中的绝大多数测量装置，提高了传感器件的利用效率，另一方向两种测量方案先后对目标系统进行监测，可优化系统的检测灵敏度、监测速率、定位精度等参数指标，进而提高了监测系统的工程应用价值。附图说明[0025]图1为本发明中的基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统的结构框图。（第一、第二环形器20的a，b，c三点分别是环形器的第1、第2和第3端口，光信号能且只能以从a到b或从b到c的方式进行传输;3-1和3-2是第一耦合器3第一和第二的输出端口；7-1和7-2是第二耦合器7第一和第二的输出端口。）具体实施方式[0026]下面结合附图详细说明本发明的较佳实施例。[0027]本发明的系统结构包括激光器模块1、第一环形器2、第一耦合器3、光开关4、混沌激光信号生成控制模块5、第一光隔离器6、第二耦合器7、第一偏振控制器8、第一电光调制器9、第一光放大器10、第二偏振控制器11、第二电光调制器12、电信号调制模块13、偏压控制模块14、可调谐光延迟线15、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18、待测光纤19、第二环形器20、可调谐光滤波器21、光电探测模块22、数据采集与处理模块23。[0028]本发明的各光、电模块连接控制方式如下：[0029]激光器模块1接包含3个端口（a，b，c的第一环形器2的b端口，第一环形器2的c端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第一耦合器3的输入端口，第一耦合器3的第1输出端口3-1接光开关4的输入端口，光开关4的输出端口接混沌激光信号生成控制模块5,混沌激光信号生成控制模块5接第一环形器2的a口；第一耦合器3的第2输出端口3-2接第一光隔离器6,弟一'光隔_器6接第一親合器7的输入端口，第二親合器7的第1输出端口7-1接第一偏振控制器8,第一偏振控制器S接第一电光调制器9的光输入端口，第一电光调制器9的光输出端口接第一光放大器10，第一光放大器10接第二环形器20的a端口；第二耦合器7的第2输出端口7_2接第二偏振控制器11输入端口，第二偏振控制器n输出端口接第二电光调制器12的光输入端口，第二电光调制器12的光输出端口接接可调谐光延迟线15,可调谐光延迟线I5输出端口接第二光放大器I6,第二光放大器16输出端口接扰偏器17,扰偏器17输出端口接第二光隔离器1S，第二光隔离器18输出端口接待测光纤19,待测光纤19另一端接第二环形器2〇的b端□;第一电光调制器9、第二电光调制器12的电调制输入端□和偏压控制端口分别接电信号调制模块13和偏压控制模块14;第二环形器20的c端口接可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器21接光电探测模块22的输入端;光电探测模块22的输出端口接数据采集与处理模块23。[0030]本发明在监测过程先后使用B0TDA和CHAOS-B0CDA两种方法。所述传感系统的两种传感方法如下：[0031]第一种传感方法“基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法B0TDA”，对应的第一种线路连接控制方式和监测步骤如下：[0032]D所述激光器模块1输出的连续光信号经第一环形器2的b、c端口进入第一耦合器3,第一耦合器3将光信号分为两路，第一耦合器3的第二路3-2输出经第一光隔离器6进入第二耦合器7第一耦合器3的第一路3-1输出由光开关4断开，不接入光路。），第二耦合器7将输入信号分成两路:其中第二耦合器7第一路7-1经第一偏振控制器8后由第一电光调制器9调制成泵浦光脉冲，光脉冲被第一光放大器10放大后，经第二环形器2〇进入待测光纤19形成栗浦路信号;第二耦合器7第二路7-2光信号接到第二偏振控制器11，后被第二电光调制器12移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线15、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18进入待测光纤19;[0033]2所述电信号调制模块13和偏压控制模块14控制第一电光调制器9，使其输出泵浦光脉冲;控制第二电光调制器12，将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；[0034]3所述待测光纤19中的传感信号经第二环形器20输出进入可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器21滤出的布里渊谱经光电探测模块22转换后送至数据采集与处理模块23;[0035]4数据采集与处理模块23将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波等基本处理后，对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取等分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，最后给出监测结果。[0036]第二种传感方法“基于混沌光的布里渊分布式光相关分析传感方法（CHA0S-BOCDA”，对应的第二种线路连接控制方式和监测步骤如下：[0037]1所述激光器模块1输出的连续光信号经第一环形器2的b、c端口进入第一耦合器3,第一耦合器3将光信号分为两路，其中第一耦合器3第一路3-1输出的光信号经光开关4、混沌激光信号生成控制模块5再次经第一环形器2的a端口反馈回激光器模块1，此回路用于形成稳定的混沌光信号；第一耦合器3第二路3_2输出光信号经第一光隔离器6进入第二耦合器7,第二耦合器7将输入信号分成两路:其中第二耦合器7的第一路7-1信号经第一偏振控制器8、第一电光调制器9输出稳定的混沌光信号此处电光调制器不调制脉冲），混沌信号被第一光放大器10放大后，经第二环形器20进入待测光纤19形成泵浦路信号；第二耦合器7的第二路7-2输出稳定的混沌信号经第二偏振控制器u后被第二电光调制器12移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线15、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18进入待测光纤19;[0038]2所述电信号调制模块13和偏压控制模块14控制第一电光调制器9，使其消光比降至最低并输出稳定的混沌信号;控制第二电光调制器12,将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；[0039]3所述待测光纤I9中的传感信号经第二环形器20的c端口输出进入可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器21输出的布里渊谱经光电探测模块22转换后送至数据采集与处理模块23;[0040]4数据采集与处理模块23将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波等基本处理后，对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取等分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，最后给出监测结果。[0041]以上实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统，其特征是包括激光器模块（1、第一环形器⑵、第一耦合器3、光开关4、混沌激光信号生成控制模块⑸、第一光隔离器6、第二耦合器7、第一偏振控制器（8、第一电光调制器9、第一光放大器10、第二偏振控制器（11、第二电光调制器（12、电信号调制模块（13、偏压控制模块14、可调谐光延迟线（I5、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18、待测光纤19、第二环形器（20、可调谐光滤波器（21、光电探测模块22、数据采集与处理模块2¾;其中，激光器模块接包含a，b，c三个端口的第一环形器的b端口，第一环形器2的c端口接包含1个输入端口、2个输出端口的第一耦合器3的输入端口，第一耦合器3的第一输出端口接光开关⑷的输入端口，光开关⑷的输出端口接混沌激光信号生成控制模块5，混沌激光信号生成控制模块⑸接第一环形器⑵的a口；第一耦合器⑶的第二输出端口依次接第一光隔离器6和第二耦合器7的输入端口，第二耦合器7的第一输出端口依次接第一偏振控制器8、第一电光调制器9的光输入端口，第一电光调制器的光输出端口接第一光放大器10输入端口，第一光放大器的输出端口接第二环形器20的a端口；第二耦合器7的第二输出端口接第二偏振控制器11输入端口，第二偏振控制器输出端口接第二电光调制器（12的光输入端口，第二电光调制器的光输出端口接可调谐光延迟线15，可调谐光延迟线（15输出端口依次接第二光放大器（16、扰偏器（17、第二光隔离器（18和待测光纤（19，待测光纤（IQ另一端接第二环形器20的b端口；第一电光调制器9、第二电光调制器（12的电调制输入端口和偏压控制端口分别接电信号调制模块（13和偏压控制模块（14;第二环形器2〇的c端口依次接可调谐光滤波器21、光电探测模块22、数据采集与处理模块23。2.根据权利要求1所述的基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感系统，其特征在于所述传感系统的能够使用两种传感系统对待测光纤进行监测，第一种传感系统为基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法B0TDA，第二种传感系统为基于混沌光的布里渊分布式光相关分析传感方法CHAOS-B0CDA;所述两种传感方法通过两种线路连接控制方法实现，即在光开关的通断和第一电光调制器的控制方案上实现，具体连接控制方式如下：1第一种B0TDA传感系统连接控制方式为：断开光开关4，激光器发射的连续光信号，电信号调制模块13和偏压控制模块14控制第一电光调制器9，使第一电光调制器输出泵浦光脉冲;使第一电光调制器输出栗浦光脉冲;此时整个系统的监测方法、数据分析方法利用的是布里渊时域分析传感方法；2第二种CHA0S-B0CDA传感系统连接控制方式为:激光器发射的连续光信号经闭合光开关4接到混沌激光信号生成控制模块5上；电信号调制模块（〖3和偏压控制模块14控制第一电光调制器处于最低消光比状态，此时光信号经过第一电光调制器相当于经过一段光纤，使第一电光调制器输出稳定的连续光信号;此时整个系统监测方法、数据分析方法利用的是基于混沌光的布里渊相关分析传感方法。3.根据权利要求I、2所述的基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法，其特征是所述传感系统的两种传感方法及系统其监测步骤如下：第一种传感方法为“基于布里渊散射的分布式光时域分析传感方法”，对应第一种线路连接控制方式，其工作过程即监测步骤为：11所述激光器模块输出的直流连续光信号经第一环形器进入第一耦合器，第一耦合器将光信号分为两路，第一耦合器3第二路输出信号（3—2经第一光隔离器6进入第二耦合器7;第一耦合器¾第一路输出（3-;〇由光开关⑷断开，不接入后续光路;第二耦合器7将输入信号分成两路:其中第一路7_D信号经第一偏振控制器8后由第一电光调制器⑼调制成泵浦光脉冲，栗浦光脉冲被第一光放大器10放大后，经第二环形器20进入待测光纤（19形成栗浦路信号；另一路光信号接到第二偏振控制器（11，后被第二电光调制器（12移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线（15、第二光放大器（16、扰偏器17、第二光隔离器18进入待测光纤；2所述电偏号调制f吴块13和偏压控制検块14控制第一电光调制器9，使其输出泵浦光脉冲，控制第二电光调制器I2，将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；3所述待测光纤中的传感信号经第二环形器20输出进入可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器（21输出的布里渊谱经光电探测模块（22转换后送至数据采集与处理模块23；4数据采集与处理模块23将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波等基本处理后对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取等分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，给出监测结果。4.根据权利要求1、2所述的基于布里渊散射并融合混沌光信号的分布式传感方法及系统，其特征在于系统工作在CHAOS-BOCDA模式下时，其线路连接控制方式及监测步骤如下：1所述激光器模块1输出的连续光信号经第一环形器（2的b、c端口进入第一耦合器3，第一耦合器将光信号分为两路，其中第一耦合器第一路输出（3-1的光信号经光开关⑷、混沌激光信号生成控制模块5、第一环形器⑵的a端口反馈回激光器模块（1，此回路用于形成稳定的混沌光信号;第一耦合器3第二路3_2输出的光信号经第一光隔离器⑹进入第二耦合器7，第二耦合器将输入信号分成两路:其中第二耦合器第一路7—丨信号经第一偏振控制器8、第一电光调制器⑼输出稳定的混沌光信号此处电光调制器不调制脉冲，混沌信号被第一光放大器（10放大后，经第二环形器20进入待测光纤（19形成混沌泵浦信号;第二耦合器⑺第二路7-2输出稳定的混沌探测信号经第二偏振控制器U后被第二电光调制器12移频后形成探测光信号，探测光信号经光延迟线（15、第二光放大器16、扰偏器17、第二光隔离器18进入待测光纤19;2所述电信号调制模块（13和偏压控制模块（14控制第一电光调制器，使第一电光i周制器消光比降至最低并输出稳定的混沌栗浦信号，控制第二电光调制器（12，将探测信号中心频率移频至激光器中心波长对应的斯托克斯光频率附近；3所述待测光纤中的混沌传感信号经第二环形器20c端口输出进入可调谐光滤波器21，可调谐光滤波器输出的布里渊谱经光电探测模块2¾转换后送至数据采集与处理模块23;4数据采集与处理模块将电信号进行模数转换并存储后，对数据进行放大、降噪、滤波等基本处理后对系统的监测数据进行曲线拟合、特征识别、中心频率点提取等分析处理，计算出相应的温度、应变变化量，给出监测结果。

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