一种分布式光纤温度与应变测量传感器及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102221421A
(43)申请公布日2011.10.19

(21)申请号CN201110076775.3

(22)申请日2011.03.29

(71)申请人宁波诺驰光电科技发展有限公司
地址315010浙江省宁波市海曙区布政巷16号科创大厦1201室

(72)发明人刘航杰张秀峰李林克李浩泉侯光恩张真毅任尚今

(74)专利代理机构宁波奥圣专利代理事务所(普通合伙)

代理人程晓明

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称
一种分布式光纤温度与应变测量传
感器及其测量方法

(57)摘要
本发明公开了一种分布式光纤温度
与应变传感器，包括布里渊光时域分析器
模块、探测光纤模块、拉曼光纤温度传感
器模块和三个光开关模块，布里渊光时域
分析器模块的两个输出端口分别与第一和
第三光开关模块的一个光信号输入端口连
接，拉曼光纤温度传感器模块与第二光开
关模块的光信号输入端口连接，第二光开
关模块的两个光信号输出端口分别与第一
和第三光开关模块上的空置的光信号输入
端口连接，第一光开关模块的光信号输出
端口与探测光纤模块的输入端连接，第三
光开关模块的光信号输出端口与探测光纤
模块的输出端连接，该传感器利用了光开
关模块切换，得到光纤全程分布的温度、
应变信息。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种分布式光纤温度与应变传感器，包括布里渊光时域分析器模块和探测光纤模
块，其特征在于还包括拉曼光纤温度传感器模块、第一光开关模块、第二光开关模
块和第三光开关模块，所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块分别设置有
两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，所述的第二光开关模块设置有一个光
信号输入端口和两个光信号输出端口，所述的布里渊光时域分析器模块设置有两个
输出端口，所述的布里渊光时域分析器模块的一个输出端口与所述的第一光开关模
块的一个光信号输入端口连接，所述的布里渊光时域分析器模块的另一个输出端口
与所述的第三光开关模块的一个光信号输入端口连接，所述的拉曼光纤温度传感器
模块与所述的第二光开关模块的光信号输入端口连接，所述的第二光开关模块的两
个光信号输出端口分别与所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块上的空置
的光信号输入端口连接，所述的第一光开关模块的光信号输出端口与所述的探测光
纤模块的输入端连接，所述的第三光开关模块的光信号输出端口与所述的探测光纤
模块的输出端连接。

2.如权利要求1所述的一种分布式光纤温度与应变传感器，其特征在于所述的布里
渊光时域分析器模块为利用受激布里渊散射效应而制成的布里渊光纤传感器。

3.如权利要求1所述的一种分布式光纤温度与应变传感器，其特征在于所述的拉曼
光纤温度传感器模块为测量单模光纤的拉曼型光纤测温传感器。

4.如权利要求1所述的一种分布式光纤温度与应变传感器，其特征在于所述的第一
光开关模块、第二光开关模块和第三光开关模块为1×2光开关。

5.如权利要求1所述的一种分布式光纤温度与应变传感器，其特征在于所述的探测
光纤模块为单模光纤。

6.如权利要求1所述的一种分布式光纤温度与应变传感器，其特征在于所述的探测
光纤模块由多芯光缆和光纤熔接模块组成。

7.一种使用权利要求1所述的分布式光纤温度与应变传感器测量温度和应变的方法，
其特征在于它包括以下步骤：

a、测量温度的步骤：

a-1、控制第一光开关模块和第三光开关模块，使布里渊光时域分析器模块的两个
输出端和探测光纤模块断开，第二光开关模块的两个输出端与探测光纤模块连通；

a-2、控制第二光开关模块，使拉曼光纤温度测量信号经第一光开关模块正向输入
到探测光纤模块中，得到沿探测光纤正向分布的温度信息；

a-3、控制第二光开关模块，使拉曼光纤温度测量信号经第三光开关模块反向输入
到探测光纤模块中，得到沿探测光纤反向分布的温度信息；

a-4将步骤a-2中得到的温度、或将步骤a-3中得到的温度随距离反向、或将步骤a-
2的温度与步骤a-3随距离反向后的温度取平均作为在沿探测光纤正向分布的温度
测量结果T_R(L)，L为探测光纤模块的光纤探测距离；

b、测量应变的步骤：

b-1、控制第一光开关模块和第三光开关模块，使拉曼光纤温度传感器模块与探测
光纤模块断开，布里渊光时域分析器模块的两端和探测光纤模块两端连通，检测得

到沿探测光纤正向分布的频移量Δv_B(L)，L为探测光纤模块的光纤探
测距离；

b-2、根据步骤a中利用拉曼光纤温度传感器得到的温度测量结果
T<sub>R<