放大器波長嚴(yán)格一致(誤差在0. 03nm)。
[0043] 所述超窄帶寬激光器和光濾波器波長嚴(yán)格一致，3dB帶寬小于0. 08nm，消除光放 大器產(chǎn)生的ASE噪聲，提高真實信號的信噪比。
[0044] 所述第一光放大器、第二光放大器、超窄帶寬激光器和光濾波器波長的工作波長 為 1550. 12nm。
[0045] 隔聲隔震邁克爾遜干涉儀的設(shè)計： 1.使用3 X 3耦合器的兩束光路形成邁克爾遜干涉儀，并結(jié)合第二環(huán)形器完成3 X 3耦 合器解調(diào)算法的光路組建。邁克爾遜干涉儀包括3X 3耦合器，第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，第二法 拉第旋轉(zhuǎn)鏡和長度為LjP L 2的光纖。
[0046] 2.將3X3耦合器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、光纖主要器件封裝，降低環(huán)境噪聲、溫度對主要 器件的影響，提高解調(diào)信號的信噪比。
[0047] 設(shè)計隔聲隔震邁克爾遜干涉儀裝置，將3X3耦合器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡及長度為LdP L2的光纖安裝在在隔聲隔震裝置中組成隔聲隔震邁克爾遜干涉儀，具體方法是： 為了提高信噪比，必須降低光功率在邁克爾遜干涉儀中的損耗，如圖5-6所示，隔聲隔 震裝置包括帶頂蓋15的中空密封殼10,在密封殼10中固定長方體狀的固定體3,在固定體 3兩端固定設(shè)置半圓柱體6,在固定體3上設(shè)置有3X3耦合器固定槽4以容納3X3耦合器， 在固定體3上設(shè)置有法拉第旋轉(zhuǎn)鏡固定槽5以容納法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；在半圓柱體6上設(shè)置有 光纖固定槽8,將光纖纏繞在半圓柱體6中的光纖固定槽內(nèi)8,保證光纖纏繞時彎曲損耗降 到最低，在本設(shè)計中半圓柱體6的直徑為3-5cm。在密封殼10上設(shè)置有入纖口 11和出纖口 12,在接入光纖通過入纖口 11與邁克爾遜干涉儀固定連接，邁克爾遜干涉儀的出射光纖通 過出纖口伸出后固定頂蓋15,在密封殼10中灌注密封膠。
[0048] 將一根帶有松套管的光纖將邁克爾遜干涉光路連接完畢后，將3X3耦合器、法拉 第旋轉(zhuǎn)鏡分別固定在固定體3中的3X3耦合器固定槽4、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡固定槽5,如圖5所 示。將邁克爾遜干涉儀固定在固定體3上后，在固定孔7上安裝螺栓，如圖6所示，將固定 體3固定在密封殼10內(nèi)，邁克爾遜干涉儀的接入光纖經(jīng)過密封殼的入纖口 11，與第二環(huán)形 器的C23的光纖連接，干涉儀的出射光纖經(jīng)過密封殼的出纖口 12,分別與第二光電探測器、 第三光電探測器、第四光電探測器的光纖端連接。固定體固定完畢以及接入光纖及出射光 纖安裝完畢后，將密封膠灌入密封殼與固定體之間的縫隙，將密封殼頂板固定在密封殼10 上，將密封殼上的固定孔9與頂蓋上的固定孔14對準(zhǔn)，并使用螺栓進行緊固。
【主權(quán)項】
1. 一種井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，它包括超窄線寬激光器，超窄線寬激光器發(fā)出 的超窄線寬激光經(jīng)聲光調(diào)制器調(diào)制成脈沖脈寬為τ，周期為T的脈沖激光，脈沖激光序列 依次經(jīng)過第一光放大器和超窄帶寬第一光濾波器后進入第一環(huán)形器的Cn端，脈沖激光序 列自第一環(huán)形器的Cn端經(jīng)過C13端注入長為L的傳感光纖，傳感光纖中的背向瑞利散射光 返回到第一環(huán)形器的C13端，自第一環(huán)形器C12端輸出的背向瑞利散射光經(jīng)過第二光放大器 進入到超窄線寬第二光濾波器后，背向瑞利散射光經(jīng)偏振控制器后進入第二環(huán)形器C21端， 背向瑞利散射光經(jīng)過第二環(huán)形器C23端進入3X3耦合器的Βη端，經(jīng)過3X3耦合器分束到 Β14端、Β15端和Β16端，由3X3親合器Β14端發(fā)出的背向瑞利散射光經(jīng)過長度為L4勺光纖到 達第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；由3X3耦合器Β15端發(fā)出的背向瑞利散射光經(jīng)過長度為L2的光纖進 入到達第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；其中3=1^-1^;由3X3耦合器Β16端發(fā)出的背向瑞利散射光送入 第四光探測器，第四光電探測器將電信號送入到光纖分布式流量解調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)第四光探 測器光強的大小動態(tài)調(diào)整偏振控制器的電壓大小以達到控制瑞利散射的光偏振狀態(tài)； 兩束背向瑞利散射光經(jīng)法拉第旋轉(zhuǎn)鏡返回的背向瑞利散射光在3X3耦合器處發(fā)生干 涉，背向瑞利散射光的干涉信號經(jīng)過3X3耦合器的Β12和Β13分別進入到第二光電探測器 和第三光電探測器，背向瑞利散射光的干涉信號經(jīng)3X3耦合器的Βη進入第二環(huán)形器的C23 端，經(jīng)第二環(huán)形器的C22端，進入第一光探測器；第一光探測器、第二光電探測器和第三光電 探測器的電信號同時到達光纖分布式流量解調(diào)系統(tǒng)，進行3X3耦合器相位算法的解調(diào)，完 成相應(yīng)位置上的傳感信號的相位的變化解析。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述傳感光纖是直 接將光纖以平行于油管軸線的方式鋪設(shè)在油管外壁。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述傳感光纖是將 光纖按照等間距的螺旋線方式纏繞在油管外壁。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述傳感光纖是按 照在油管外壁緊密纏繞η圈光纖，光纖之間沒有縫隙形成一個光纖線圈，根據(jù)測試需求在 油管外壁可以纏繞m個光纖線圈，光纖線圈之間采用串聯(lián)方式連接，兩個線圈之間的間距Ε 等于邁克爾遜干涉儀的臂長差S，線圈在油管外壁需緊密纏繞，纏繞圈數(shù)η由光纖分布式聲 波監(jiān)測解調(diào)系統(tǒng)的空間分辨率Ds和管道半徑R決定，即n=D夕(2πR)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述超窄線寬激光 器，線寬小于1kHz，功率大于50mW。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述第一光放大器 與第二光放大器波長一致。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述超窄帶寬激光 器和光濾波器波長一致。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述第一光放大 器、第二光放大器、超窄帶寬激光器和光濾波器波長的工作波長為1550. 12nm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是將3X3耦合器、法 拉第旋轉(zhuǎn)鏡及長度為LdPL2的光纖安裝在隔聲隔震裝置中。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是隔聲隔震裝置包 括帶頂蓋的中空密封殼，在密封殼中固定長方體狀的固定體，在固定體兩端固定設(shè)置半圓 柱體，在固定體上設(shè)置有3X3耦合器固定槽以容納3X3耦合器，在固定體上設(shè)置有法拉第 旋轉(zhuǎn)鏡固定槽以容納法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；在半圓柱體上設(shè)置有光纖固定槽，將光纖纏繞在半圓 柱體中的光纖固定槽內(nèi)，在密封殼上設(shè)置有入纖口和出纖口，在接入光纖通過入纖口與邁 克爾遜干涉儀固定連接，邁克爾遜干涉儀的出射光纖通過出纖口伸出后固定頂蓋，在密封 殼中灌注密封膠。
【專利摘要】一種井下光纖分布式流量監(jiān)測系統(tǒng)，它包括超窄線寬激光器，激光經(jīng)聲光調(diào)制器，第一光放大器和超窄帶寬第一光濾波器后進入第一環(huán)形器，然后注入傳感光纖，傳感光纖中的背向瑞利散射光返回到第一環(huán)形器并經(jīng)過第二光放大器進入到超窄線寬第二光濾波器后，背向瑞利散射光經(jīng)偏振控制器后進入第二環(huán)形器后進入3×3耦合器，并分束到第一法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，第二法拉第旋轉(zhuǎn)鏡和第四光探測器；第四光電探測器將電信號送入到光纖分布式流量解調(diào)系統(tǒng)；背向瑞利散射光經(jīng)3×3耦合器進入到第二光電探測器和第三光電探測器和第二環(huán)形器，第二環(huán)形器輸出光信號到第一光探測器；第一光探測器、第二光電探測器和第三光電探測器的電信號同時到達光纖分布式流量解調(diào)系統(tǒng)。
【IPC分類】G01F1/66, G01F15/00, E21B47/135
【公開號】CN105258745
【申請?zhí)枴緾N201510756167
【發(fā)明人】尚盈, 劉小會, 王昌, 王晨, 趙文安, 王英英, 趙慶超, 李常, 馬龍, 翟瑞占
【申請人】山東省科學(xué)院激光研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月9日