[發明專利]一種光纖管線監控系統

有效

• 申請號: 200810034324.1
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101242224A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 吳紅艷;唐璜;肖倩;賈波
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04B10/08
• 分類號: H04B10/08;H04B10/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于管線安全監控技術領域，具體涉及一種光纖管線監控系統。

背景技術

維護基礎設施的安全是社會穩定、經濟快速發展的一個基本要求。當前，我國對于油氣管道、電網、通信網等基礎設施的監測主要是依據設施自身的一些生產參數(如壓力突降、中間站油罐液位的不正常變化)和人工巡視、路人的報告等手段。這些手段技術含量低，普遍存在效率低、實時性差、反應時間長、抗干擾能力差等缺陷，常常是監測設施遭受破壞后才能報警，實用性受自然和人為雙重因素的制約。這種“亡羊補牢式”的事后檢測技術，只能減少而不能避免損失。對長距離管線的監測，特別是受電磁干擾的影響，不可能實施依靠電的方式進行傳感監測。因此，光纖傳感技術將成為進行電力、通信和油氣管道等行業的安全監測和預防人為破壞的主要技術手段。

發明內容

本發明的目的在于提出一種具有安全預警、事故定位監測功能的光纖管線監控系統及其實現方法。

本發明提出的光纖管線監控系統，包括：光發射模塊、光干涉模塊、監控線路、調制模塊、光接收模塊和信號處理模塊。各模塊之間的連接關系如圖1所示。光發射模塊1依次與光干涉模塊13、光接收模塊11和信號處理模塊12連接；并且，光干涉模塊1還依次與監控線路14和調制模塊15連接。其中：

光發射模塊1用于發出穩定的寬光譜激光，并可根據系統狀態進行人工調節穩定光源。穩定光源選用工作波長為1.31μm或1.55μm的超輻射發光二極管(SLD)激光器。

光干涉模塊13由第一光纖耦合器2、第一延遲光纖3、第二光纖耦合器4連接組成，其作用是將光發射模塊1的寬光譜激光進行分光、延時控制處理，生成具有一定相位差的兩路干涉光，并通過監控線路14向末端調制模塊15進行傳輸，并接收由末端調制模塊15反射回來的攜帶有擾動源物理特征的光信號，經逆向分光、延時控制處理，形成干涉信號光輸出。

監控線路14為單芯光纖，在第二光纖耦合器4的端口g和第三光纖耦合器5的端口h之間，線路上每一點均可作為一監控單元進行傳感監測。

調制模塊15由第三光纖耦合器5、第一相位調制器7、第一法拉第旋轉鏡9、第二光纖延遲器6和第二相位調制器8、第二法拉第旋轉鏡10連接組成。其作用是將外界振動信號調制到不同的載波頻段上，具體實現方式是通過分路器加兩段有一定長度差異的光纖，并在兩路光纖上加載不同頻率的載波信號。兩段光纖尾端加法拉第旋轉鏡作為光反饋裝置。

光接收模塊11的主要器件是利用光電效應把光信號轉變為電信號的光電檢測器，其作用是檢測經過傳輸后的微弱光信號，并放大、整形、再生成原傳輸信號。

信號處理模塊12的作用是用數據采集卡將輸出信號采集進計算機，對信號進行處理。這一過程包括將一路信號分解為同一振動對應不同光路位置的兩路信號，接著對這兩路信號進行頻譜變換，在頻譜上取若干幅值的平均值，從而算得當前擾動信號作用于監控光纖上的位置，獲得位置信息。

由以上模塊構成的光纖管線監控系統，其具體的光路結構如圖2所示。設第二光纖耦合器4的端口g離法拉第旋轉鏡9的距離為L，離第二法拉第旋轉鏡10的距離為L+l，l為第二光纖延遲線6的長度。光纖管線監控系統檢測作用在長度為L的傳感光纖上的振動信號的光路是：光發射模塊1通過第一光纖耦合器2的端口a，光被第一光纖耦合器2分光，第一光纖耦合器2的端口c的分光經過第一光纖延遲線3，再經過第二光纖耦合器4的端口e，從端口g出來經過擾動點D，然后通過第三光纖耦合器5的端口h，并從端口i出來經過第一相位調制器7，被末端的第一法拉第旋轉鏡9反射，反饋光再通過第一相位調制器7，從第三光纖耦合器5的端口i回到端口h，經過監控光纖后回到第二光纖耦合器4的端口g，并從端口f出來回到第一光纖耦合器2的端口d；第一光纖耦合器2的端口d的分光經過第二光纖耦合器4的端口f，從端口g出來經過擾動點D，之后通過第三光纖耦合器5的端口h，并從端口i出來經過第一相位調制器7，被末端的第一法拉第旋轉鏡9反射，反饋光通過第一相位調制器7，從第三光纖耦合器5的端口i經監控線路回到第二光纖耦合器4的端口g，并從端口e出來經過第一光纖延遲線3，最后回到第一光纖耦合器2的端口c，兩光束在第一光纖耦合器2中形成攜帶有擾動源物理特征的干涉光信號，該信號被光接收模塊11接收。