本技術(shù)涉及光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及一種5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、基于布里淵散射效應(yīng)的分布式光纖傳感系統(tǒng)已經(jīng)成為近年來熱點的傳感技術(shù)，通過光纖中的布里淵頻移可以探知整條光纖鏈路上溫度、應(yīng)變的變化，在油井管道、橋梁隧道等大型建筑設(shè)施的實時安全監(jiān)測方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

2、目前，布里淵時域分析系統(tǒng)(botda)主要是由連續(xù)探測光和脈沖泵浦光在光纖中產(chǎn)生受激布里淵散射，通過測量布里淵散射信號增益峰的頻移和線寬，并用擬合算法對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而完成對光纖鏈路溫度與應(yīng)力的測量。然而，這種傳統(tǒng)的檢測方法需要使用高頻微波源，對入射光進(jìn)行約11hgz的頻移從而產(chǎn)生受激布里淵散射效應(yīng)，這導(dǎo)致了系統(tǒng)成本較高，測量精度較低等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，以降低系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的信噪比和測量精度。

2、為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案如下:

3、一種5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，包括窄線寬激光器、第一電光調(diào)制器、分束器、聲光調(diào)制器、脈沖摻鉺光纖放大器、光濾波器、第二電光調(diào)制器、擾偏器、可變光衰減器、傳感光纖、光環(huán)形器、光電探測器和數(shù)據(jù)采集卡，光環(huán)形器設(shè)有三個端口，窄線寬激光器與第一電光調(diào)制器的輸入端連接，第一電光調(diào)制器的輸出端與分束器連接，從分束器分出的光有兩路，一路激光作為脈沖光，與聲光調(diào)制器、脈沖摻鉺光纖放大器和光濾波器的輸入端連接，光濾波器的輸出端與傳感光纖連接，傳感光纖與光環(huán)形器的第一端口連接；分束器分出的另一路激光作為探測光，與第二電光調(diào)制器的輸入端連接，第二電光調(diào)制器的輸出端與擾偏器的輸入端連接，擾偏器輸出端與可變光衰減器的一端連接，可變光衰減器的另一端與光環(huán)形器的第二端口連接，光環(huán)形器的第三端口與光電探測器的接收端連接，光電探測器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡連接。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，系統(tǒng)還包括第一微波信號源和第二微波信號源，第一微波信號源通過信號線與第一電光調(diào)制器的控制端連接，第二微波信號源通過信號線與第二電光調(diào)制器的控制端連接。

5、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，窄線寬激光器的中心波長是1550nm，光譜線寬小于3khz。

6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，系統(tǒng)中的各部件之間通過單模光纖進(jìn)行連接。

7、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，第一電光調(diào)制器的調(diào)制頻率為5ghz，第二電光調(diào)制器的掃頻頻率范圍為200mhz。

8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，分束器的分光比是50：50。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，一種5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

10、第一電光調(diào)制器將窄線寬激光器產(chǎn)生的激光進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生頻率為νl+ν1的高頻邊帶和頻率為νl-ν1的低頻邊帶，νl為窄線寬激光器產(chǎn)生的激光頻率1550nm，ν1為激光的頻移頻率5ghz；

11、當(dāng)?shù)诙姽庹{(diào)制器在第二微波信號源的調(diào)制下進(jìn)行掃頻時，掃描到頻率差等于布里淵頻移時，在傳感光纖中產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換后得到布里淵譜，進(jìn)而實現(xiàn)分布式傳感溫度及應(yīng)變參量的測量。

12、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，脈沖光和連續(xù)探測光在傳感光纖中產(chǎn)生受激布里淵效應(yīng)，并由與光環(huán)形器的第三端口相連的光電探測器探測，然后由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集，以獲取與溫度和應(yīng)變相關(guān)的布里淵譜線。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：

14、本實用新型的5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，在窄線寬激光器之后利用第一電光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生高頻和低頻兩個邊帶，濾出高頻信號后，由低頻信號在傳感光纖中發(fā)生受激布里淵散射效應(yīng)，因此只需要進(jìn)行約5ghz的移頻，大大降低了系統(tǒng)的成本，使得結(jié)構(gòu)可以更加緊湊小巧；探測光的掃頻范圍設(shè)置在200mhz，在保證整個傳感系統(tǒng)測量精度和穩(wěn)定性的同時，縮短了測量時間，由于掃頻范圍較小，同樣降低了系統(tǒng)成本。

技術(shù)特征：

1.一種5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，其特征在于，包括窄線寬激光器、第一電光調(diào)制器、分束器、聲光調(diào)制器、脈沖摻鉺光纖放大器、光濾波器、第二電光調(diào)制器、擾偏器、可變光衰減器、傳感光纖、光環(huán)形器、光電探測器和數(shù)據(jù)采集卡，所述光環(huán)形器設(shè)有三個端口，所述窄線寬激光器與第一電光調(diào)制器的輸入端連接，所述第一電光調(diào)制器的輸出端與分束器連接，從分束器分出的光有兩路，一路激光作為脈沖光，與聲光調(diào)制器、脈沖摻鉺光纖放大器和光濾波器的輸入端連接，所述光濾波器的輸出端與傳感光纖連接，所述傳感光纖與光環(huán)形器的第一端口連接；所述分束器分出的另一路激光作為探測光，與第二電光調(diào)制器的輸入端連接，所述第二電光調(diào)制器的輸出端與擾偏器的輸入端連接，所述擾偏器輸出端與可變光衰減器的一端連接，所述可變光衰減器的另一端與光環(huán)形器的第二端口連接，所述光環(huán)形器的第三端口與光電探測器的接收端連接，所述光電探測器的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括第一微波信號源和第二微波信號源，所述第一微波信號源通過信號線與第一電光調(diào)制器的控制端連接，所述第二微波信號源通過信號線與第二電光調(diào)制器的控制端連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，其特征在于，所述窄線寬激光器的中心波長是1550nm，光譜線寬小于3khz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中的各部件之間通過單模光纖進(jìn)行連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電光調(diào)制器的調(diào)制頻率為5ghz，所述第二電光調(diào)制器的掃頻頻率范圍為200mhz。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的5ghz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，其特征在于，所述分束器的分光比是50：50。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種5GHz的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，包括窄線寬激光器、微波信號源、第一電光調(diào)制器、分束器、聲光調(diào)制器、脈沖摻鉺光纖放大器、光濾波器、微波信號源、第二電光調(diào)制器、擾偏器、可變光衰減器、傳感光纖、光環(huán)形器、光電探測器和數(shù)據(jù)采集卡。本技術(shù)的布里淵光纖傳感掃頻系統(tǒng)，主要采用5GHz的電光調(diào)制器對窄線寬激光器進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生高頻邊帶和低頻邊帶，分別作為光纖傳感系統(tǒng)的泵浦光和探測光，利用光纖的受激布里淵散射對沿光纖鏈路的應(yīng)變、溫度進(jìn)行定點、定量的監(jiān)測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，同時具有優(yōu)秀的測量精度和信噪比。

技術(shù)研發(fā)人員：吳憲勇,朱云峰,崔蕭,宮明旭,吳豐收
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船勘察設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240815
技術(shù)公布日：2025/5/19