專利名稱：：一種精確估計eom脈沖調制型botdr系統(tǒng)信噪比的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及光纖傳感領域，用于使用電光強度調制器(electro-opticalmodulator,E0M)調制脈沖的布里淵光時域反射儀(Brillouinopticaltimedomainreflectometer,B0TDR)中，對BOTDR系統(tǒng)信噪比(signal-to-noiseratio,SNR)的精確估計。
背景技術：
：BOTDR的工作原理在于布里淵散射光的頻移和功率均與溫度和應力相關。通過測量脈沖光在光纖中傳輸時產生的后向自發(fā)布里淵散射光的頻移與功率來實現(xiàn)溫度與應力測量。根據(jù)脈沖光注入光纖與接收到自發(fā)布里淵散射光的時間差實現(xiàn)對被測溫度與應變的定位。由于具有單端探測、空間分辨率高、連續(xù)分布式測量等優(yōu)點，BOTDR被廣泛用于橋梁、公路、隧道、大壩等的健康監(jiān)測。布里淵散射光極其微弱，采用直接探測方式很難獲取到，并且容易受到瑞利散射光的干擾。憑借高探測靈敏度和對瑞利散射光的分離能力，自外差相干探測方式在BOTDR中被廣泛使用。本地參考光與自發(fā)布里淵散射光相干，經(jīng)光電探測器光電轉換成電信號，通過掃頻獲得布里淵散射光的頻譜，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合獲取布里淵頻移與功率信息，從而實現(xiàn)溫度與應力的連續(xù)分布式傳感。BOTDR系統(tǒng)的信噪比以布里淵散射譜中心頻率處的功率曲線的信噪比來定義。已有的BOTDR信噪比估計方法中(H.Ohno,H.Naruse,N.Yasue,Y.Miyajima,H.Uchiyama,Y.SakairiandΖ.X.Li."DevelopmentofhighlystableBOTDRstrainsensoremployingmicrowaveheterodynedetectionandtunableelectricoscillator,"Proc.SPIE4596，74-85(2001))，認為脈沖光是理想的，未考慮有限消光比導致的連續(xù)泄漏光的影響，從而影響了信噪比估計的精度。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于，克服上述已有BOTDR信噪比估計方法的不足，提供用于提高BOTDR信噪比估計精度的方法，且該方法能準確反映EOM消光比對信噪比的影響，并可進一步用于在BOTDR系統(tǒng)設計階段選擇合適的Ε0Μ。本發(fā)明的技術解決方案為一種精確估計EOM脈沖調制型BOTDR系統(tǒng)信噪比的方法，考慮EOM的有限消光比，對采用EOM進行脈沖調制的BOTDR系統(tǒng)的信噪比的估計，包括以下步驟I)將EOM調制后的脈沖光看作為理想脈沖光與連續(xù)泄漏光的疊加，確定調制脈沖光峰值功率Pp與泄漏功率Pb、脈寬W，以及傳感光纖的長度L，則理想脈沖光峰值功率為Pp-Pb,連續(xù)泄漏光的恒定功率為Pb，EOM消光比為ER=Pp/Pb；2)根據(jù)自發(fā)布里淵散射機理，理想脈沖光激發(fā)的自發(fā)布里淵散射譜在中心頻率處的功率滿足式(I)P'B(z)=Pp(1-1/ER)aBS(cff/n)(I/η)tan-1(2Β/ΔνΒ)exp(-2αζ)(I)3而泄漏光激發(fā)的自發(fā)布里淵散射譜在中心頻率處的功率滿足式(2):權利要求1.一種精確估計EOM脈沖調制型BOTDR系統(tǒng)信噪比的方法，其特征是包括以下步驟1)將EOM調制后的脈沖光看作為理想脈沖光與連續(xù)泄漏光的疊加，確定調制脈沖光峰值功率Pp與泄漏功率Pb、脈寬W，以及傳感光纖的長度L，則理想脈沖光峰值功率為Pp-Pb,連續(xù)泄漏光的恒定功率為Pb，EOM消光比為ER=Pp/Pb；2)根據(jù)自發(fā)布里淵散射機理，理想脈沖光激發(fā)的自發(fā)布里淵散射譜在中心頻率處的功率滿足式⑴全文摘要一種精確估計EOM脈沖調制型BOTDR系統(tǒng)信噪比的方法，包括以下步驟將EOM調制后的脈沖光看作為理想脈沖光與連續(xù)泄漏光的疊加，確定調制脈沖光峰值功率Pp與泄漏功率Pb、脈寬W，以及傳感光纖的長度L，則理想脈沖光峰值功率為Pp-Pb，連續(xù)泄漏光的恒定功率為Pb，EOM消光比為ER＝Pp/Pb；根據(jù)自發(fā)布里淵散射機理，理想脈沖光激發(fā)的自發(fā)布里淵散射譜在中心頻率處的功率滿足一定的公式；本發(fā)明將電光強度調制器調制所得脈沖光視為理想消光比的脈沖光與泄漏光的疊加，視光纖為線性系統(tǒng)，分別獲得理想消光比脈沖光與泄漏光產生的自發(fā)布里淵散射光，考察相干探測方式獲取信號時泄漏光對功率曲線均方根誤差產生的影響，獲知BOTDR系統(tǒng)信噪比。文檔編號G01D18/00GK102607631SQ20121003998公開日2012年7月25日申請日期2012年2月21日優(yōu)先權日2012年2月21日發(fā)明者張旭蘋,趙曉東,路元剛申請人:南京大學,南京大學(蘇州)高新技術研究院