中国地质大学(武汉)张晶获国家专利权
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龙图腾网获悉中国地质大学(武汉)申请的专利一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119197607B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411438076.2,技术领域涉及:G01D5/353;该发明授权一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统及方法是由张晶;陶政;文子雄;黄永康;黄田野设计研发完成,并于2024-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统及方法在说明书摘要公布了:本申请提供了一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统及方法,涉及光纤传感技术领域,系统包括:啁啾激光源模块、传感探测模块;啁啾激光源模块用于产生啁啾激光,并对激光源进行调制与测试;传感探测模块用于通过接收激光源的方形线性啁啾脉冲打入光纤后产生的拉曼散射信号和瑞利散射信号,结合拉曼散射只对温度敏感的原理,计算光纤的温度参数以及应变参数。通过在光纤中引入啁啾脉冲为系统光源,利用啁啾脉冲频率随时间线性变化且均匀折射率变化引起的散射中心之间光程差的变化可以通过脉冲频率变化来补偿的特性,实现对光纤沿线多个参数的快速同位异位的同步测量,尤其是温度、应变的测量。
本发明授权一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感方法,基于一种基于啁啾脉冲的多参量分布式光纤传感系统实现,其特征在于,方法包括以下步骤: S1:对激光源进行测试,得到特定调制状态下的测试参数;通过测试参数,产生线性啁啾信号; S2:将线性啁啾信号,由信号发生器控制的光放大器后,产生纳秒级别的方形线性啁啾脉冲; S3:将方形脉冲信号注入光纤,并通过改变光纤的物理状态或外部环境来调制光纤的传输特性,获得反射信号;所述反射信号包括:拉曼散射信号和瑞利散射信号; S4:根据光纤内的非线性效应,对反射信号进行分析,计算得到温度值和应变值随时间的变化曲线,完成分布式光纤多参量传感测量; 步骤S4包括: S41:从拉曼散射信号和瑞利散射信号中,获取多组振动数据和温度数据; S42:通过裁剪和归一化处理振动数据以及温度数据; S43:当处理光纤不同位置的振动数据与温度数据时,具体步骤如下: S43a:使用互相关分析方法,计算每组振动数据与第一组振动数据之间的互相关,确定振动数据之间的时域迹线最大偏移量; 将振动数据之间的时域迹线最大偏移量转换为时间偏移量,利用偏移量‑应力转化公式,计算得到时间偏移量对应的应力值,并绘制应力值随时间的变化曲线; S43b:使用互相关分析方法,计算每组温度数据与第一组温度数据之间的互相关,确定温度数据之间的时域迹线最大偏移量; 将温度数据之间的时域迹线最大偏移量转换为时间偏移量;利用偏移量‑温度转化公式,计算得到时间偏移量对应的温度值,并绘制温度随时间的变化曲线; S44:当处理光纤同一位置的振动数据与温度数据时,具体步骤如下: S44a:引入拉曼散射信号,计算斯托克斯和反斯托克斯信号的强度比值,得到实际测量的温度值; S44b:构建啁啾系统方程表示温度与应变对测量的共同影响:其中,表示温度对测量结果的影响系数,量化了真实温度T对于啁啾系统方程测得的温度值的影响,表明温度对折射率变化贡献的比例系数;表示应变对测量结果的影响系数,量化了应变对折射率的影响,影响啁啾系统方程测得的温度值,表明应变对折射率变化的贡献程度; S44c:利用矩阵方法,将啁啾系统方程转化为啁啾系统矩阵; S44d:将实际测量的温度值,带入啁啾系统矩阵进行逆运算,求解实际的应变量;绘制实际的温度值和应变值随时间的变化曲线。
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