本发明涉及应力学、温度学、微波光子学、微波光子滤波器、以及微波光子滤波器应用于分布式传感的，具体地说，是一种反射式微波光子滤波器分布式传感系统及方法。
背景技术：
1、光纤传感器在1970年低损耗光纤被研制之后开始得到发展，随着光纤通信技术的成熟，光纤传感也开始被大范围的应用到各种场景下[1]。光纤传感器有着众多传感器无法代替的优势，譬如抗高压、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰等特点，也正是因为这些特点，使得光纤传感在恶劣环境下依然能够稳定的工作[2]。
2、根据传感器检测范围的差异，可以将传感器分为分布式传感和单点传感。常见的单点传感器使用的是光纤布拉格光栅，通过检测波长变化来感知外界环境。然而，点式传感器传感距离较短，适用场景较少；分布式光纤的传感距离长，并且光纤的每个位置都能对外界环境感知[3]。分布式光纤传感发展较成熟的有三类，分别为：基于瑞利散射的光纤传感、基于布里渊散射的光纤传感、基于拉曼散射的光纤传感。基于拉曼散射的传感器主要用于温度变化的检测；基于布里渊散射和基于瑞利散射的传感都可用于应变或温度的检测。本发明提供的是一种反射式微波光子滤波器分布式传感系统及方法，相比较上述传统的方法，运用迈克尔逊干涉构成的微波光子滤波器，体积小，成本低，响应快。既可以实现远距离测量，又可以实现对于温度和应力的检测。
3、随着光子技术的快速崛起和微波技术的成熟应用，集成光子学和微波学的优点，产生了一门新兴交叉学科-微波光子学[4]。微波光子学将微波学与光子学相结合，集成了微波学与光子学的优点，能够克服传统电信号处理器中因采样速度有限造成的固有瓶颈且不受电磁干扰，具有广泛的应用前景。微波光子学中关键技术之一就是微波光子滤波器，利用微波光子滤波器实现传感的系统，主要实现对温度、压力等待测量变化的传感。
4、本发明提供的一种反射式微波光子滤波器分布式传感系统及方法，无需使用对波长进行解调仪器和设备，大大减少了系统成本，且其具有传输距离上的灵活性，可实现长距离的多点的温度和应力的检测和测量。对于应变的检测进一步还可以应用在周界安防，或者在火车轨道健康监控、大型油气管道安全监测等场景。参考文献：
5、[1]张旭苹.全分布式光纤传感技术[m].北京：科学出版社，2013：1-25.
6、[2]李智博.基于瑞利散射的光纤分布式传感研究[d].北京邮电大学，2021.doi：10.26969/d.cnki.gbydu.2021.000443.
7、[3]耿军平，许家栋，郭陈江，韦高.全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[j].传感器技术，2001(02)：4-8.doi：10.13873/j.1000-97872001.02.002.
8、[4]capmany j，novak d.microwave photonics combines two worlds[j].nature photonics，2007，1(6)：319-330.
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种反射式微波光子滤波器分布式传感系统及方法，为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
2、本发明提出的一种反射式微波光子滤波器分布式传感系统及方法，包括如下组成：
3、宽谱光源(101)，用于产生放大的自发辐射光(amplified spontaneous emissionlight，ase)；
4、电光调制器(102)，用于将频率范围为[f1，f2]的射频信号调制到自发辐射光上，即形成以fsr(free spectral range)为周期的频谱，其中fsr为微波光子滤波器的自由频谱范围；
5、光纤耦合器(103)，该光纤耦合器为包含2个输入端口和2个输出端口的光纤耦合器，用来将从输入端口1(input_1)输入的信号光传输到输出端口1(output_1)所连接的参考光纤(104)，从输入端口1(input_1)输入的信号光同时传输到输出端口2(output_2)所连接的传感光纤(106)；
6、参考光纤(104)，该光纤长度为l1，其端面放置一个反射装置1(105)，用于和传感光纤(106)的反射光一起形成反射的微波光子滤波器；
7、传感光纤(106)，该光纤长度为l2，l2＞l1，其端面放置一个反射装置2(107)，该光纤上放置一个或多个感知待测量的感知点(108)；
8、光电探测器(109)，用来把调制了射频信号的光信号转化为电信号；
9、频谱分析模块(110)，用来把光电探测器输出的电信号转化为频率域的输出，通过对不同频率的电信号响应形成微波光子滤波器的频率响应，即显示输出信号的频谱，并分析待测量的大小。
10、进一步地，按照如下方法选择射频谱的频率范围：(f2-f1)＝nfsr，n为正整数，且fsr满足如下条件：fsr＝c/(2ne(l2-l1))，其中c为光的传播速度，ne为参考光纤和传感光纤的折射率，l1和l2分别为参考光纤(104)和传感光纤(106)的长度。
11、进一步地，为了增强检测效果，反射装置1(105)的反射率r1、反射装置2(107)的反射率r2和参考光纤(104)的损耗a1、传感光纤(106)的损耗a2满足如下关系：
12、|r2(1-a2)2-r1(1-a1)2|＝ε，
13、其中，α为单位长度光纤的损耗系数，此处为正值，ε为一个控制微波光子滤波器两条支路系数接近程度的无穷小量。
14、进一步地，在电光调制器(102)和光纤耦合器(103)之间增加光隔离器(401)，用于正向传输的光通过，并隔离反向传输的光，从而防止反射光在微波光子链路中自激振荡影响系统的稳定性。
15、进一步地，感知点(108)为裸漏光纤，用来测量外界的温度变化。
16、进一步地，感知点(108)为加载了应力增敏装置的应力测试单元，用来测量外界应力。
17、进一步地，按照如下方法选择感知点(108)的位置：
18、ls＝l1+m(l2-l1)/(n+0.5)，或者
19、ls＝l1+(m+0.5)(l2-l1)/(n+0.5)
20、其中，ls为感知点(108)与光纤耦合器(103)输出端口2(output_2)之间的距离。
21、进一步地，按照如下方法进行应力标定并测量待测应力：
22、a)在应力量程0至f的范围内取m1个等级，每间隔f/m1的应力测量一次射频频谱，将这些射频频谱放置于一幅图中，即横坐标均为频率，纵坐标为射频频谱的功率；
23、b)在频率范围为[f1，f2]的射频信号中寻找功率变化最为明显的最小值处的谐振峰f_r；
24、c)记录谐振峰f_r处的射频功率改变，应力为0时对应的最小射频功率为p0，绘制出m1+1个点的射频功率随应力的分布，将这些射频功率点按照最小二乘法进行数据拟合，得到射频功率随应力的变化率β1；
25、d)在实际应力测量阶段，测量谐振峰f_r处的射频功率pm，根据a)-c)过程中在谐振峰f_r处测量得到的β1和p0，按照如下公式得到待测应力fm大小：
26、fm＝(pm-p0)/β1
27、进一步地，按照如下方法进行温度标定并测量待测温度：
28、a)在温度量程t0至t的范围内取m2个等级，每间隔t/m2的温度测量一次射频频谱，将这些射频频谱放置于一幅图中，即横坐标均为频率，纵坐标为射频频谱的功率；
29、b)在频率范围为[f1，f2]的射频信号中寻找功率变化最为明显的最小值处的谐振峰f_r；
30、c)记录谐振峰f_r处的射频功率改变，温度为t0时对应的最小射频功率为p3，绘制出m2+1个点的射频功率随温度的分布，将这些射频功率点按照最小二乘法进行数据拟合，得到射频功率随应力的变化率β2；
31、d)在实际温度测量阶段，测量谐振峰f_r处的射频功率pm2，根据a)-c)过程中在谐振峰f_r处测量得到的β2和p3，按照如下公式得到待测温度tm大小：
32、tm＝(pm2-p3)/β2
33、进一步地，在进行应力或温度测量前，对射频谱进行平滑滤波处理，以消除微波光子系统中的部分噪声。