本發(fā)明涉及光纖傳感，尤其涉及一種光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)。
背景技術：
1、基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(以下簡稱分布式溫度傳感系統(tǒng)或dts系統(tǒng))向待測光纖注入探測脈沖光，接收、解析傳感光纖各點的拉曼散射光，得到光纖沿線各位置的溫度信息。其溫度測量精度高、覆蓋長度長、測點密集、受干擾小，在綜合管廊、石油煉化、輸電線纜等領域和行業(yè)的反饋控制和運行狀態(tài)監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。
2、大量的實際應用需要監(jiān)測從某一節(jié)點分散開的多段光纖的溫度信息，如從設備機房出發(fā)，分出多路光纖，分別監(jiān)測各成品油儲罐有無火災。這就要求dts系統(tǒng)具備多通道復用能力，即能夠區(qū)分多路分支光纖的散射信號，分別解調(diào)出各分支光纖沿線的溫度信息。
3、最常見的方案是，在分支節(jié)點安裝1*n光開關(通過電控制，在n路輸出間選一路與1路輸入接通)，其中dts測量主機接1路輸入，各分支光纖接入n路輸出，通過開關控制，實現(xiàn)時分復用，讓dts測量主機輪詢各分支光纖的溫度信息，如發(fā)明專利cn106989843a等所示。這一方法光功率損失小，適應性佳，但每段分支光纖監(jiān)測不連續(xù)，容易遺漏信息。并且，要額外向復用器件(即光開關)提供能量和控制信號，系統(tǒng)復雜度更高；光開關切換速度慢、切換壽命有限，影響系統(tǒng)性能和長期穩(wěn)定性。
4、作為一種改進，實用新型cn221571701u提出，在dts測量主機內(nèi)部引入1*n光分路器，將探測脈沖光均分為n路，同時注入n路分支感溫光纖中，并在測量主機內(nèi)設立n組接收系統(tǒng)，獨立接收各分支感溫光纖的拉曼散射信號。這一方案能夠?qū)崿F(xiàn)對所有分支的不間斷監(jiān)測，也避免了光開關的使用壽命問題，但n組接收系統(tǒng)大大增加了系統(tǒng)成本。
5、更進一步，發(fā)明專利cn107990998a級聯(lián)若干2*2光耦合器，在光纖干線中引出多個傳感光纖接入分支。耦合器之間接入長度適宜的激勵光投送光纖，增加較遠分支的傳感光纖的信號延時，使之與較近分支的光信號在時間不混疊，可以同時同步獲取。但此方法中，激勵光投送光纖也會產(chǎn)生拉曼散射信號，作為噪聲和干擾，疊加在較近分支的感溫光纖拉曼信號上，形成各感溫通道的交叉干擾，降低溫度解調(diào)精度。同時，為了確保各分支分得的探測光能量大體均等，需要仔細調(diào)節(jié)各級耦合器的分光比，系統(tǒng)可制造性低。
6、此外，發(fā)明專利cn105136337a提出，結(jié)合少模光纖和模分復用技術，向各分支光纖注入不同的傳輸模式；發(fā)明專利cn104567958b提出，在光纖中引入微結(jié)構(gòu)，使散射光在時域、頻域和波長域具備編碼能力，實現(xiàn)系統(tǒng)的多通道復用。這兩種方法都必須使用特殊光纖，影響了dts系統(tǒng)的泛用性。
7、綜上所述，當前dts系統(tǒng)的多通道復用技術或系統(tǒng)，無法同時做到：各分支光纖不間斷監(jiān)測、不使用開關等有源切換器件、各通道間互不干擾、不大幅增加系統(tǒng)復雜度、兼容常見的光纖種類。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用光耦合器將dts主機發(fā)射的一束探測光均分成n路在n個復用通道進行傳輸，然后再利用n-1個分路延時裝置分別對其中n-1復用通道內(nèi)的光束進行分離和延遲以避免與其他復用通道內(nèi)的光束產(chǎn)生重疊，以確保n路溫度傳感光纖可以同步獲取光纖信號且彼此之間不相互影響。
2、一種光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，包括dts主機、連接光纖、光耦合器、n-1個分路延時裝置和n路溫度傳感光纖；
3、所述dts主機用于發(fā)射探測光和接收處理攜帶有溫度信息的拉曼散射光，dts主機通過連接光纖與光耦合器相連，
4、所述光耦合器用于將其接收到的一路探測光均分為n路光束，光耦合器具有n個復用通道端口，其中一個復用通道端口直接與其中一路溫度傳感光纖相連，剩余n-1個復用通道端口分別連接有一個用于分離和延遲其所在復用通道內(nèi)的光束以避免與其他復用通道內(nèi)的光束產(chǎn)生重疊的分路延時裝置，每個分路延時裝置均連接一路溫度傳感光纖，所述溫度傳感光纖均用于感知溫度并產(chǎn)生攜帶有溫度信息的拉曼散射光，n為不小于2的正整數(shù)。
5、優(yōu)選地，n-1個分路延時裝置的結(jié)構(gòu)相同，均包括殼體、設置在殼體內(nèi)的第一波分復用器和第二波分復用器，殼體上設置有輸入端口和輸出端口，輸入端口與輸入合光光纖的一端相連，輸入合光光纖的另一端連接至第一波分復用器的合光端口，第一波分復用器的拉曼斯托克斯散射光端口通過拉曼斯托克斯散射光傳輸光纖與第二波分復用器的拉曼斯托克斯散射光端口相連，第一波分復用器的拉曼反斯托克斯散射光端口通過拉曼反斯托克斯散射光傳輸光纖與第二波分復用器的拉曼反斯托克斯散射光端口相連，第一波分復用器的探測光端口通過探測光傳輸光纖與第二波分復用器的探測光端口相連，第二波分復用器的合光端口通過輸出合光光纖與輸出端口相連。
6、優(yōu)選地，所述拉曼斯托克斯散射光傳輸光纖的長度與拉曼反斯托克斯散射光傳輸光纖的長度相等。
7、優(yōu)選地，所述輸入合光光纖與輸出合光光纖的長度在0.1m-10m范圍內(nèi)。
8、優(yōu)選地，n-1個分路延時裝置的光往返傳輸距離各不相同。
9、優(yōu)選地，后一復用通道上分路延時裝置的光往返傳輸距離大于前一復用通道上的分路延時裝置的光往返傳輸距離與溫度傳感光纖的長度之和。
10、優(yōu)選地，n路溫度傳感光纖的光纖類型相同。
11、優(yōu)選地，所述光耦合器的工作帶寬均覆蓋探測光和拉曼散射光的波長。
12、本發(fā)明的有益效果是：
13、1、本發(fā)明利用光耦合器將dts主機發(fā)射的一束探測光均分成n路在n個復用通道進行傳輸，然后再利用n-1個分路延時裝置分別對其中n-1復用通道內(nèi)的光束進行分離和延遲以避免與其他復用通道內(nèi)的光束產(chǎn)生重疊，以確保n路溫度傳感光纖可以同步獲取光纖信號且彼此之間不相互影響。
14、2、本發(fā)明通過在n個復用通道的其中n-1個通道上分別布置一個無需供能和驅(qū)動的分路延時裝置，即可使n路溫度傳感光纖產(chǎn)生的拉曼散射信號在時間上不重疊，可被dts探測主機100一次性獲取，實現(xiàn)n路溫度傳感光纖沿線各點溫度信息的同步、連續(xù)獲取，且無傳感光纖間的交叉干擾。
15、3、本發(fā)明的系統(tǒng)組成簡單，運作簡單，無需設置控制單元，也無需額外供電，可同時連續(xù)監(jiān)測所有復用通道，各通道間無相互干擾，且能夠兼容常見光纖種類，應用廣泛，無需使用特種光纖。
1.一種光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，包括dts主機(100)、連接光纖(101)、光耦合器(102)、n-1個分路延時裝置(103)和n路溫度傳感光纖(104)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，n-1個分路延時裝置(103)的結(jié)構(gòu)相同，均包括殼體、設置在殼體內(nèi)的第一波分復用器(201)和第二波分復用器(206)，殼體上設置有輸入端口(220)和輸出端口(221)，輸入端口(220)與輸入合光光纖(210)的一端相連，輸入合光光纖(210)的另一端連接至第一波分復用器(201)的合光端口，第一波分復用器(201)的拉曼斯托克斯散射光端口通過拉曼斯托克斯散射光傳輸光纖(213)與第二波分復用器(206)的拉曼斯托克斯散射光端口相連，第一波分復用器(201)的拉曼反斯托克斯散射光端口通過拉曼反斯托克斯散射光傳輸光纖(214)與第二波分復用器(206)的拉曼反斯托克斯散射光端口相連，第一波分復用器(201)的探測光端口通過探測光傳輸光纖(211)與第二波分復用器(206)的探測光端口相連，第二波分復用器(206)的合光端口通過輸出合光光纖(212)與輸出端口(221)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，所述拉曼斯托克斯散射光傳輸光纖(213)的長度與拉曼反斯托克斯散射光傳輸光纖(214)的長度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入合光光纖(210)與輸出合光光纖(212)的長度在0.1m-10m范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，n-1個分路延時裝置(103)的光往返傳輸距離各不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，后一復用通道上分路延時裝置的光往返傳輸距離大于前一復用通道上的分路延時裝置的光往返傳輸距離與溫度傳感光纖的長度之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，n路溫度傳感光纖(104)的光纖類型相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖分布式溫度傳感被動無源多通道復用系統(tǒng)，其特征在于，所述光耦合器(102)的工作帶寬均覆蓋探測光和拉曼散射光的波長。