本发明涉及分布式光纤布里渊应变和温度传感器，属于分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于单光源调制的分布式光纤应变和温度解调系统。
背景技术：
分布式光纤传感是一种新型传感方法，其中光纤作为传感介质，将其布设于物体表面或内部，可测得物体表面或内部的应变及温度分布情况。与传统监测手段相比，分布式光纤传感技术具有：
（1）可准确给出每个传感光缆所及的任何位置点处的应变情况，避免因理论建模推算引起的误差。
（2）可对结构体的应变情况进行准确定位，方便排查异常应变处的受力情况，排查故障。
（3）采用通讯光缆，使传感器的成本大幅下降。
（4）一旦光缆受到破坏，方便用OTDR等技术对光缆受损位置进行定位并维修。
（6）与电阻式、振弦式等非光纤监测方案比，分布式光纤应变监测系统，实现了光电分离，传感端无电，故抗电磁干扰能力强，适用于煤矿、油田、电厂、炼油厂、炼钢炉等防爆、辐射、高温、危险场所。
分布式光纤传感技术的核心部件是解调仪，其作用是向光纤两端输入两束光，并将光纤中返回的散射信号解算成应变和温度变化。当泵浦光和探测光两束光在光纤中相遇，当频率差在布里渊频谱内，会产生布里渊散射效应，探测光强被泵浦光所改变。若对探测光进行扫频，则可测得光纤中每一个位置点的布里渊频谱特性。由于布里渊频谱与光纤所受应力、温度在一定范围内呈线性关系，故通过测量布里渊频谱，可以推算出光纤每一个位置点处的应变、温度分布。
国内在解调方面形成的专利主要是采用双光源方案，即将泵浦光和探测光用两个窄线宽光源进行实现，如专利ZL 200480043385.4采用阶梯状光脉冲光源和CW光源分别作为泵浦光和探测光。而专利ZL 201210194790.2更是采用2个泵浦光源和1个探测光源，共3个光源进行实现。两光源及多光源方案需要引入多于一个光源，给系统引入附加成本。对于每个光源都需要进行稳频控制，增加系统复杂度。此外，由于需要对泵浦光源和控制光源进行频率差锁定，一旦频率差受环境影响发生漂移，则需要通过负反馈电路进行重锁，这给系统引入环境不稳定性。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于单光源调制的分布式光纤应变和温度解调系统。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种基于单光源调制的分布式光纤应变和温度解调系统，主要包括光源、耦合器、第一调制器、放大器、扰偏器、环形器、信源、第二调制器、探测器、采集器和中控；其中：
所述的光源，输出窄线宽连续光，包含一个光输出端；
所述的耦合器将光源输出的光信号分成两路，包含一个光输入端和两个光输出端，所述的光源的光输出端与耦合器的光输入端相连接；
所述的第一调制器，对输入光进行强度调制，包含一个光输入端、一个光输出端、一个电输入端，耦合器的一个光输出端与第一调制器的光输入端连接，所述的第一调制器的光输出端与放大器的光输入端连接；
所述的第二调制器，对输入光进行频率移动，包含一个光输入端、一个光输出端、一个电输入端，第二调制器的光输入端与所述耦合器的另一路光输出端相连；
所述的放大器，为第一调制器输出的脉冲序列进行功率提升，包含一个光输入端和一个光输出端，放大器的光输入端与第一调制器的光输出端相连，所述的放大器的光输出端与扰偏器的光输入端相连；
所述的扰偏器，为放大器输出的脉冲序列进行偏振扰动，包含一个光输入端和一个光输出端，扰偏器的光输入端与所述的放大器的光输出端相连；
所述的环形器，提供光定向互连；包含第一光端口、第二光端口、第三光端口共计三个光端口，所述的扰偏器光输出端与环形器的第一光端口连接；所述的环形器的第二光端口作为泵浦光输出，与被测光纤连接；
所述的滤波器，将第二调制器输出的边带光进行滤波，滤出所需边带，包含一个光输入端和一个光输出端；滤波器的光输入端与第二调制器的光输出端相连，滤波器的光输出端作为探测光输出，与被测光纤连接；
所述的探测器，接收所述的环形器第三光端口返回的光信号，并进行光电转换，包含一个光输入端、一个电输出端，探测器的光输入端与所述的环形器的第三光端口相连；
所述的采集器，对于探测器接收的电信号进行模数转换，包含一个电输出端、一个电输入端和一个控制口，采集器电输入端与所述探测器的电输出端相连；
所述的信源，为第一调制器输入具有一定重复周期和脉冲脉宽的脉冲序列，并为第二调制器输出正弦波，包含两个电输出端和一个控制口，所述的信源两个电输出端口分别与第一调制器的电输入端、第二调制器的电输入端连接；
所述的中控，控制信源的输出信号，并控制采集器的采集和模数转换工作，获取采集器的采集数据，包含两个控制口和一个电输入口，中控的两个控制口分别与信源的控制口、采集器的控制口连接，所述的采集器的电输出端与中控的电输入口连接。
所述的信源对第二调制器进行正弦调制，在光源的频率附近产生等距边带，采用滤波器滤出斯托克斯光分量的边带，作为探测光输出；若正弦调制的调制波为：
其中f为调制频率，调制频率在10GHz附近，t为时间；从第二调制器输出的光信号复振幅为：
其中Ei(t)为频率为f0+if边带处的光分量的复振幅；采用滤波器滤出f0-f处的边带，即是探测光。
本发明的有益效果为：
1. 采用单光源生成泵浦和信号光，相比双光源和多光源实现方法，有利于减少解调部分的系统成本。
2. 利用调制边带滤波的方法，从单光源直接生成探测光，相比独立探测光源的方案，减少了对于光源稳频和扫频稳频的控制模块，降低系统的复杂度。
3. 本系统无须时刻监测和锁定泵浦和探测光频率差，可以减少温漂等环境因素引起的不稳定性，使系统工作更加可靠。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
如图1所示，这种基于单光源调制的分布式光纤应变和温度解调系统，主要包括一个窄带连续光源、一个1x2光纤耦合器、一个用于强度调制的第一调制器、一个用于功率放大的放大器、一个用于偏振控制的扰偏器、一个环形器、一个用于输出脉冲序列和正弦波的信源、一个用于移频的第二调制器、一个用于接收散射信号的探测器、一个用于采集散射信号的采集器、一个用于控制系统调度和获取数据的中控；其中：
所述的光源，输出窄线宽连续光，包含一个光输出端；
所述的耦合器将光源输出的光信号分成两路，包含一个光输入端和两个光输出端，所述的光源的光输出端与耦合器的光输入端相连接；
所述的第一调制器，对输入光进行强度调制，包含一个光输入端、一个光输出端、一个电输入端，耦合器的一个光输出端与第一调制器的光输入端连接，所述的第一调制器的光输出端与放大器的光输入端连接；
所述的第二调制器，对输入光进行频率移动，包含一个光输入端、一个光输出端、一个电输入端，第二调制器的光输入端与所述耦合器的另一路光输出端相连；
所述的放大器，为第一调制器输出的脉冲序列进行功率提升，包含一个光输入端和一个光输出端，放大器的光输入端与第一调制器的光输出端相连，所述的放大器的光输出端与扰偏器的光输入端相连；
所述的扰偏器，为放大器输出的脉冲序列进行偏振扰动，包含一个光输入端和一个光输出端，扰偏器的光输入端与所述的放大器的光输出端相连；
所述的环形器，提供光定向互连；包含第一光端口、第二光端口、第三光端口共计三个光端口，所述的扰偏器光输出端与环形器的第一光端口连接；所述的环形器的第二光端口作为泵浦光输出，与被测光纤连接；
所述的滤波器，将第二调制器输出的边带光进行滤波，滤出所需边带，包含一个光输入端和一个光输出端；滤波器的光输入端与第二调制器的光输出端相连，滤波器的光输出端作为探测光输出，与被测光纤连接；
所述的探测器，接收所述的环形器第三光端口返回的光信号，并进行光电转换，包含一个光输入端、一个电输出端，探测器的光输入端与所述的环形器的第三光端口相连；
所述的采集器，对于探测器接收的电信号进行模数转换，包含一个电输出端、一个电输入端和一个控制口，采集器电输入端与所述探测器的电输出端相连；
所述的信源，为第一调制器输入具有一定重复周期和脉冲脉宽的脉冲序列，并为第二调制器输出正弦波，包含两个电输出端和一个控制口，所述的信源两个电输出端口分别与第一调制器的电输入端、第二调制器的电输入端连接；
所述的中控，控制信源的输出信号，并控制采集器的采集和模数转换工作，获取采集器的采集数据，包含两个控制口和一个电输入口，中控的两个控制口分别与信源的控制口、采集器的控制口连接，所述的采集器的电输出端与中控的电输入口连接。
所述的信源对第二调制器进行正弦调制，在光源的频率附近产生等距边带，采用滤波器滤出斯托克斯光分量的边带，作为探测光输出；若正弦调制的调制波为：
其中f为调制频率，调制频率在10GHz附近，t为时间；从第二调制器输出的光信号复振幅为：
其中Ei(t)为频率为f0+if边带处的光分量的复振幅；采用滤波器滤出f0-f处的边带，即是探测光。
光源采用1550.12nm、线宽小于1kHz、输出10dBm的窄线宽光源。耦合器的耦合比为50：50，经耦合器输出功率为7dBm。第一调制器和第二调制器可采用带宽10GHz、消光比大于20dB的LN调制器，信源输入到第一调制器的信号为脉宽20ns、周期500μs、峰峰值5Vpp的电脉冲序列。第一调制器输出的光经过放大器，峰值功率提升到20dBm以上。扰偏器的扰偏频率高于300kHz以上，从扰偏器输出的光输入环形器的1端。环形器的2端连接5km光纤。经环形器2端输出的光平均功率在-15dBm以上。
信源输入到第二调制器的信号为功率28dBm、周期从9GHz~13GHz以步长5MHz扫频的正弦信号。滤波器可采用经过温度补偿的光纤光栅，带宽在0.1nm，中心波长为1550.20nm，边模抑制比大于40dB。经滤波器输出的光功率在0dBm以上。
环形器3端输出的光信号约在-20dBm以上，探测器采用200MHz带宽、带放大模块的光电探测器。采集器选择采样率在200MHz以上、8位、输入电平为50mV的模数转换器。中控控制信源发第一调制器和第二调制器发送电信号，并控制采集器对电信号进行采集和模数转换。
中控返回的信号为随频率和位置变化的函数。对于每个位置点，得出幅值与频率的变化关系，采用曲线拟合计算幅值峰值处的频率，由于某位置点处的频率与该处的应变和温度有线性关系，应变系数和温度系数分别为：0.05MHz/με和1MHz/℃，通过计算可以得到该点的应变和温度值，对于每个位置点进行计算，可以得出光纤各点的应变和温度。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。