1.一种多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,包括激光器(1)、第一光纤耦合器(201)、第二光纤耦合器(202)、第三光纤耦合器(211)、第四光纤耦合器(212)、声光调制器(3)、光纤环形器(4)、光接口(5)、第一光电探测器(601)、第二光电探测器(602)、第一带通滤波器(701)、第二带通滤波器(702)、第三带通滤波器(711)、第四带通滤波器(712)、第一低噪声放大器(801)、第二低噪声放大器(802)、光开关(9)、频率合成器(10)、混频器(11)、低通滤波器(12)、双通道数据采集与处理模块(13)以及计算机(14);所述激光器(1)的输出端连接所述第一光纤耦合器(201)的输入端,所述第一光纤耦合器(201)的第一输出端连接所述声光调制器(3)的输入端,所述第一光纤耦合器(201)的第二输出端连接所述第二光纤耦合器(202)的输入端;所述声光调制器(3)的输出端接入所述光纤环形器(4)的第一端口,所述光纤环形器(4)的第二端口通过所述光接口(5)连接被测光纤,所述光纤环形器(4)的第三端口连接所述光开关(9)的输入端,所述光开关(9)的第一输出端连接所述第三光纤耦合器(211)的第二输入端,所述光开关(9)的第二输出端连接所述第四光纤耦合器(212)的第二输入端;所述第二光纤耦合器(202)的第一输出端连接所述第三光纤耦合器(211)的第一输入端,所述第二光纤耦合器(202)的第二输出端连接第四光纤耦合器(212)的第一输出端;所述第三光纤耦合器(211)的输出端连接所述第一光电探测器(601),所述第一光电探测器(601)依次通过所述第一带通滤波器(701)、第一低噪声放大器(801)和第二带通滤波器(702)接入所述双通道数据采集与处理模块(13)的第一通道;所述第四光纤耦合器(212)的输出端连接所述第二光电探测器(602),所述第二光电探测器(602)依次通过所述第三带通滤波器(711)、第二低噪声放大器(802)和第四带通滤波器(712)接入所述混频器(11)的信号输入端,所述频率合成器(10)的输出端连接所述混频器(11)的本地振荡输入端,所述混频器(11)的输出端通过所述低通滤波器(12)连接所述双通道数据采集与处理模块(13)的第二通道,所述双通道数据采集与处理模块(13)的输出端连接所述计算机(14)。
2.根据权利要求1所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述激光器(1)发出的激光经所述第一光纤耦合器(201)分成两路,其中一路激光经所述声光调制器(3)调制成光脉冲,另一路激光接入所述第二光纤耦合器(202)。
3.根据权利要求2所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述光脉冲接入所述光纤环形器(4)的第一端口,所述光纤环形器(4)的第二端口输出光脉冲,所述光脉冲经所述光接口(5)注入被测光纤。
4.根据权利要求3所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述光脉冲在被测光纤中的背向散射光经所述光接口(5)进入所述光纤环形器(4)的第二端口,再经过所述光纤环形器(4)的第三端口接入所述光开关(9)。
5.根据权利要求4所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述第二光纤耦合器(202)将输入其中的激光分成两路,其中一路激光接入所述第三光纤耦合器(211),另一路激光输入所述第四光纤耦合器(212)。
6.根据权利要求5所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述第三光纤耦合器(211)使接入的激光和背向散射光相干产生第一中频信号,并将所述第一中频信号输出给所述第一光电探测器(601);所述第一光电探测器(601)将第一中频信号转换为第一射频信号,所述第一射频信号依次通过所述第一带通滤波器(701)、第一低噪声放大器(801)和第二带通滤波器(702)进行一次滤波、放大、二次滤波后得到瑞利散射信号,所述瑞利散射信号接入所述双通道数据采集与处理模块(13)的第一通道。
7.根据权利要求6所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述第四光纤耦合器(212)使接入的激光和背向散射光相干产生第二中频信号,并将所述第二中频信号输出给所述第二光电探测器(602);所述第二光电探测器(602)将第二中频信号转换为第二射频信号,所述第二射频信号依次通过所述第三带通滤波器(711)、第二低噪声放大器(802)和第四带通滤波器(712)进行一次滤波、放大、二次滤波后得到布里渊散射信号,所述布里渊散射信号接入所述混频器的信号输入端;所述频率合成器(10)输出的本地振荡信号接入所述混频器(11)的本地振荡输入端,所述混频器(11)将布里渊散射信号和本地振荡信号进行混频,得到基带信号,所述基带信号通过所述低通滤波器(12)滤波后,接入所述双通道数据采集与处理模块(13)的第二通道。
8.根据权利要求7所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述双通道数据采集与处理模块(13)提取第一通道采集的瑞利散射信号的功率信息,根据瑞利散射信号的功率信息得到被测光纤的衰减信息,并对提取的功率信息进行傅里叶变换,得到被测光纤的振动信息;同时所述双通道数据采集与处理模块(13)提取第二通道采集的布里渊散射信号的时域、频域和功率信息,同时对被测光纤各位置对应的布里渊频点进行拟合,得到布里渊频谱的中心频率。
9.根据权利要求8所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述双通道数据采集与处理模块(13)将被测光纤的衰减信息、振动信息以及布里渊频谱的中心频率输出给所述计算机(14),所述计算机(14)对所述数据采集与处理模块(13)进行控制,并显示被测光纤的衰减信息、振动信息、温度信息和应变信息。
10.根据权利要求1所述的多功能分布式光纤传感装置,其特征在于,所述双通道数据采集与处理模块(13)发送控制命令所述激光器(1),用于控制所述激光器(1)的输出频率;同时所述双通道数据采集与处理模块(13)产生电脉冲,所述电脉冲驱动所述声光调制器(3)将激光调制成光脉冲。