廣東工業大學楊軍獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廣東工業大學申請的專利一種基于脈沖自相干的光時域反射裝置及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115452018B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-08發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211022759.0,技術領域涉及:G01D5/353;該發明授權一種基于脈沖自相干的光時域反射裝置及方法是由楊軍;葉志耿;徐鵬柏;鄭梓燊;俞珺哲;余鑫峰;王云才;秦玉文設計研發完成,并于2022-08-24向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于脈沖自相干的光時域反射裝置及方法在說明書摘要公布了:一種基于脈沖自相干的光時域反射裝置及方法,屬于光纖傳感技術領域。該裝置包括激光光源、自相干啁啾脈沖調制模塊,光脈沖調節模塊、信號傳輸模塊、光探測與解調模塊五部分。激光器發出連續光經過自相干啁啾脈沖調制模塊后可得到同時含有光載頻與一階掃頻邊帶的自相干啁啾光脈沖,其在光電轉換過程中相互拍頻能夠產生具有線性啁啾特性的瑞利散射信號,并且通過使用非匹配濾波器對干涉信號進行處理,從而提高空間分辨率。該方案打破了脈沖寬度與空間分辨率的矛盾,在結構簡單且免疫干涉衰落的優勢下,同時實現了高靈敏度和高空間分辨率的測量性能。
本發明授權一種基于脈沖自相干的光時域反射裝置及方法在權利要求書中公布了:1.一種基于脈沖自相干的光時域反射裝置,包括激光光源1、自相干啁啾脈沖調制模塊2、光脈沖調節模塊3、信號傳輸模塊4、光探測與解調模塊5五部分,其特征是: 激光光源1輸出單頻連續光經過自相干啁啾脈沖調制模塊2中的光調制器201進行頻率調制后,輸入至第一耦合器202分成兩束光;第一耦合器第一輸出端202a與第一光濾波器204連接,進行濾波后第一光濾波器204輸出端與第二耦合器206相連;第一耦合器第二輸出端202b與第二光濾波器205連接,進行濾波后第二光濾波器205輸出端與第二耦合器206相連;第二耦合器206輸出端與脈沖調制器207連接,進行光脈沖調制后脈沖調制器207輸出端與光脈沖調節模塊3中的摻鉺光纖放大器301相連,其輸出光信號經過濾波器A302降噪后由可調諧衰減器303進行功率調節;自相干啁啾脈沖調制模塊2中的信號發生器203分別產生掃頻電信號和脈沖電信號用于驅動光調制器201進行掃頻光調制和同步脈沖調制器207進行光脈沖調制;可調諧衰減器303輸出端與信號傳輸模塊4中的環形器401相連,其中環形器第一輸出端與傳感光纖402相連,環形器第二輸出端401b與光探測與解調模塊5中的光電探測器501相連;光電探測器501輸出端與采集卡502相連,采集卡502完成信號采集后將數據傳輸至解調裝置503進行解調處理,首先通過數字帶通濾波器504只保留單頻瑞利散射光與一階掃頻瑞利散射光的拍頻信號ILSt,并且通過非匹配濾波505將該拍頻信號ILSt進行壓縮用于提高空間分辨率,接著對壓縮后的拍頻信號與參考信號進行相關解調506,由于在振動位置處的拍頻信號時域圖樣將發生偏移,因此其互相關結果中相關峰發生偏移即說明該位置屬于擾動區域,其擾動量Δε大小由互相關峰的偏移量決定,即其中,K為掃頻速率,V0為中心頻率,Δt為互相關峰偏移量;所述的自相干啁啾脈沖調制模塊2中:所述的信號發生器203產生起始頻率為v0,掃頻范圍為δν的電信號驅動光調制器201將單頻連續光ν1調制成含有多階邊帶的掃頻連續光,并且輸出脈寬為T的脈沖電信號驅動脈沖調制器207后產生自相干啁啾光脈沖,其頻域特點為:每個自相干啁啾光脈沖的頻譜由兩部分組成,一部分為起始頻率為v0,掃頻范圍為δν的啁啾光,另一部分為只保留了光載頻ν1的單頻光,這兩部分的最小間隔要滿足ν0-ν1≥δv,才能使得兩部分光的互拍頻成分不會與自拍頻成分混疊;所述的第一光濾波器204濾波帶寬范圍為[v1-v0,v1+v0],第二光濾波器205濾波下限范圍為[v1,v1+v0],濾波上限范圍為[v1+v0+δv,2v1+2v0];所述的脈沖調制器207為聲光調制器或半導體光放大器,用于產生高消光比光脈沖;所述的光調制器201為頻率調制器或相位調制器,用于產生多階掃頻邊帶光信號。
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