本实用新型涉及一种基于近红外单光子探测器的BOTDR测量系统，属于光纤分布式传感与微弱红外光电探测领域。
背景技术：
分布式光纤传感，利用激光在光纤中传播产生的后向散射现象，在通讯、遥感、航空航天及军事侦察等诸多国防民用领域有着广阔的应用前景，分布式传感方法具体可分为三大类，基于瑞丽散射的分布式传感、基于布里渊散射的分布式传感、基于拉曼散射的传感，满足不同方面，不同测量精度范围的应用需求，其中基于布里渊散射的分布式光纤传感方法，是当光信号进入光纤后，在光纤材料的分子中将伴随有微小振动的存在，从而导致光纤的内部结构发生改变，使折射率呈周期性分布，同时引起一个自发的声场，于是在声场的作用下光纤中传播的入射光波将产生的一个非弹性散射，称为布里渊散射。利用这种现象的分布式传感技术称之为基于布里渊散射的分布式传感技术，通常沿光纤分布的温度或者应力发生改变时，将影响到光纤中的布里渊散射信号的频移量，除此之外，其还将对后向布里渊散射光的强度产生影响，在基于布里渊散射的分布式光纤传感器中，在光纤的入射端输入一个经脉冲调制的光信号，当光信号在光纤的传播过程中将产生后向的瑞利散射，布里渊散射，和拉曼散射信号（由于拉曼信号较弱在此系统中被忽略），然后在入射端检测沿光纤长度分布的瑞利散射光，布里渊散射光的强度信息和布里渊相对频移信息来实现对光纤温度和应变的同时测量，由于布里渊散射具有空间分辨率高、传感距离长、测量精度高等优点，其在大型基础工程设施如桥梁、隧道、大坝、电力通信网络、油气管道等的安全监测和故障预警与评估中显示出十分诱人的应用前景。
但是，由于布里渊散射光其光强十分微弱，难以检测，使得BOTDR具有较大的局限性，例如，其可测量距离较短，分辨率不高等缺点，为了提高其测量范围，诸多科学家开始采取使用单光子探测器的测量方案，但是，当前的单光子探测器基本只能工作在同一频率下，而且当前的BOTDR系统具有如下的特性如果提高了测量精度，测量距离就会变短，相反如果想要增加测量距离，必须以降低精度作为代价；这样完全限制了整个系统的性能，如何采取措施，突破这种限制，进一步提升BOTDR的测量距离、分辨率等参数，成为一大难题，因此，需要进一步改进。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种基于近红外单光子探测器的BOTDR测量系统，该测量系统利用单光子探测器与F-P扫描系统相结合，并采用光脉冲信号、F-P扫描干涉驱动信号与SPD触发信号，这三信号同步执行的解决方案，通过调节激光脉冲的频率与脉宽，实现测量光纤距离与脉冲周期的对应，使其同时满足近、中、远程光纤长度测量的需求，除此之外，实现了人机交互功能，并可以因地制宜调整系统的各项参数，例如调制光脉冲的重复频率、调制脉宽、F-P的扫描周期等等，使整个系统实现人工智能功能化，现代化，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
一种基于近红外单光子探测器的BOTDR测量系统，包括系统核心控制模块，所述系统核心控制模块包括计算机模块与驱动核心模块，所述系统核心控制模块一侧电性连接脉冲激光发射模块，所述脉冲激光发射模块包括激光源产生模块、隔离器模块、声光调制模块与掺铒光纤放大模块，且依次电性连接，所述声光调制模块一侧电性连接AOM驱动模块，所述系统核心控制模块另一侧电性连接探测模块，所述探测模块包括单光子探测器模块、F-P电压驱动模块与F-P扫描干涉仪模块，且依次电性连接，所述掺铒光纤放大模块与所述F-P扫描干涉仪模块均电性连接环形器模块，所述环形器模块一侧电性连接传感光线模块。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述驱动核心模块与AOM驱动模块电性连接。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述计算机模块与所述单光子探测器模块电性连接。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述驱动核心模块分别与所述单光子探测器模块、F-P电压驱动模块电性连接。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述环形器模块一侧电性连接传感光线模块。
本实用新型有益效果：该测量系统利用单光子探测器与F-P扫描系统相结合，并采用光脉冲信号、F-P扫描干涉驱动信号与SPD触发信号，这三信号同步执行的解决方案，通过调节激光脉冲的频率与脉宽，实现测量光纤距离与脉冲周期的对应，使其同时满足近、中、远程光纤长度测量的需求，除此之外，实现了人机交互功能，并可以因地制宜调整系统的各项参数，例如调制光脉冲的重复频率、调制脉宽、F-P的扫描周期等等，使整个系统实现人工智能功能化，现代化，使其在当前的光纤通信领域具有较大的应用前景。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
图1是本实用新型一种基于近红外单光子探测器的BOTDR测量系统模块总图。
图中标号：1、系统核心控制模块；2、计算机模块；3、驱动核心模块；4、脉冲激光发射模块；5、激光源产生模块；6、隔离器模块；7、声光调制模块；8、掺铒光纤放大模块；9、AOM驱动模块；10、探测模块；11、单光子探测器模块；12、F-P电压驱动模块；13、F-P扫描干涉仪模块；14、环形器模块；15、传感光线模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种基于近红外单光子探测器的BOTDR测量系统，包括系统核心控制模块1，系统核心控制模块1包括计算机模块2与驱动核心模块3，系统核心控制模块1一侧电性连接脉冲激光发射模块4，脉冲激光发射模块4包括激光源产生模块5、隔离器模块6、声光调制模块7与掺铒光纤放大模块8，且依次电性连接，声光调制模块7一侧电性连接AOM驱动模块9，系统核心控制模块1另一侧电性连接探测模块10，探测模块10包括单光子探测器模块11、F-P电压驱动模块12与F-P扫描干涉仪模块13，且依次电性连接，掺铒光纤放大模块8与F-P扫描干涉仪模块13均电性连接环形器模块14。
驱动核心模块3与AOM驱动模块9电性连接，用AOM进行调制使其变成脉冲光，计算机模块2与单光子探测器模块11电性连接，通过计算机模块2实现人工智能功能化，现代化驱动核心模块3分别与单光子探测器模块11、F-P电压驱动模块12电性连接，环形器模块14一侧电性连接传感光线模块15。
具体的，首先利用核心驱动模块产生两路电信号，并通过控制激光脉冲的频率与脉宽，实现测量光纤距离与脉冲周期的对应，然后调节系统延时实现同时单光子探测器（SPD）触发信号与激光脉冲信号同步；接着根据探测器的累计测量时间，需要的系统分辨率产生相应的F-P扫描电压驱动信号，这样便实现了根据需要调整系统的空间分辨率、测量时间、测量范围使得整个系统达到最佳性能的目的。
BOTDR系统的基本流程:首先，根据测量需求设定核心控制模块的各项参数，包括激光脉冲的频率、脉宽、F-P扫描驱动的电压范围，扫描时间等参数，尤其是调节核心驱动模块的延时，进行SPD触发信号与返回光信号对齐；然后启动1550nm激光光源产生连续激光，经过隔离器后用AOM进行调制使其变成脉冲光，然后调制后的激光可以送到EDFA进行放大（以情况而定，多用于长距离检测），放大后的脉冲激光通过环形器后耦合进传感光纤；特定位置点的后向散射光通过环形器的另一端进入F-P扫描干涉仪中，这样后向散射光的频谱被分离开来；然后由SPD对F-P腔射出的光进行检测，其产生的雪崩信号经过相应的放大、整型、模数等处理后，通过串口总线送入核心控制模块进行保存。
以上为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。