[發明專利]基于光纖偏振光時域反射傳感的振動監測結構及方法

無效

• 申請號: 200910034226.2
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN101639379A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 王順;張旭蘋;張益昕;謝飛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

1.一種基于光纖偏振光時域反射傳感的振動監測結構，其特征在于，在結構上包括激光器(1)，第一耦合器(2)、第二耦合器(7)、第三耦合器(8)、第四耦合器(11)、第五耦合器(13)，聲光調制器(3)，起偏器(4)，環形器(5)，傳感光纖(6)，第一檢偏器(9)和第二檢偏器(10)，第一探測器(12)和第二探測器(14)，第一低通濾波器(15)和第二低通濾波器(16)，第一模數轉換器(17)和第二模數轉換器(18)，FPGA(19)，微處理器MCU(20)；

當激光器(1)為內調制激光器時，

激光器(1)的輸出端接環形器(5)的輸入端，環形器(5)的輸出端接第三耦合器(8)的輸入端，第三耦合器(8)的輸出端分兩路，其中一路通過第一檢偏器(9)接第一平衡探測器(12)的第二輸入端，另一路通過第二檢偏器(10)接第二探測器(14)的第二輸入端，傳感光纖(6)的一端接環形器(5)；

第一探測器(12)、第二探測器(14)為非平衡式探測器，第一探測器(12)的輸出端通過順序串聯連接的第一低通濾波器(15)、第一模數轉換器(17)接FPGA(19)的第一輸入端；第二探測器(14)的輸出端通過順序串聯連接的第二低通濾波器(16)、第二模數轉換器(18)接FPGA(19)的第二輸入端，FPGA(19)的輸出端接微處理器MCU(20)。

2.根據權利要求1所述的基于光纖偏振光時域反射傳感的振動監測結構，其特征在于所述激光器(1)為普通激光器時，第一探測器(12)、第二探測器(14)為平衡式探測器，

激光器(1)的輸出端接第一耦合器(2)，第一耦合器(2)的輸出分兩路，其中第一路通過第二耦合器(7)再分為兩支路，第一支路通過第四耦合器(11)接第一探測器(12)的第一輸入端，第二支路通過第五耦合器(13)接第二探測器(14)的第一輸入端；

第一耦合器(2)輸出的另一路通過順序串聯連接的聲光調制器(3)、起偏器(4)、環形器(5)接第三耦合器(8)的輸入端，第三耦合器(8)的輸出端分兩路，其中一路通過第一檢偏器(9)接第一探測器(12)的第二輸入端，另一路通過第二檢偏器(10)接第二探測器(14)的第二輸入端，傳感光纖(6)，的一端接環形器(5)；

第一探測器(12)的輸出端通過順序串聯連接的第一低通濾波器(15)、第一模數轉換器(17)接FPGA(19)的第一輸入端；第二探測器(14)的輸出端通過順序串聯連接的第二低通濾波器(16)、第二模數轉換器(18)接FPGA(19)的第二輸入端，FPGA(19)的輸出端接微處理器MCU(20)。

3.根據權利要求2所述的基于光纖偏振光時域反射傳感的振動監測結構，其特征在于所述聲光調制器(3)與環形器(5)之間連接有起偏器(4)。

4.一種如權利要求1所述的基于光纖偏振光時域反射傳感的振動監測結構的振動監測方法，其特征在于，包括步驟：

步驟1：激光器(1)發出功率恒定的連續光，通過耦合器(2)分為兩路，其中一路通過耦合器(7)分作兩路本振光，另一路通過聲光調制器(3)的調制形成脈沖光，通過起偏器(4)的起偏送入環行器(5)，探測光通過環行器(5)注入傳感光纖(6)，

步驟2：傳感光纖(6)中產生的背向散射光信號通過環行器(5)送入耦合器(8)，耦合器(8)的輸出分為兩路，分別經過第一檢偏器(9)和第二檢偏器(10)進行檢偏，其中第一檢偏器(9)和第二檢偏器(10)互為正交的檢偏器，其輸出與本振光在第一探測器(12)和第二探測器(14)上做相干探測，

步驟3：探測結果通過第一低通濾波器(15)和第二低通濾波器(16)的濾波送入第一模數轉換器(17)和第二模數轉換器(18)做模數轉換，

步驟4：FPGA(19)對采集得到的數據進行預處理，提高信噪比，

步驟5：微處理器MCU(20)對預處理的結果進行傅立葉變換，得到信號強度的變化頻率，

步驟6：對得到的頻譜的主頻頻率和分布模式進行分析，得到振動源的變化特征。

5.根據權利要求4所述的基于光纖偏振光時域反射傳感的振動監測方法，其特征在于所述步驟2采用互為正交關系的第一檢偏器(9)和第二檢偏器(10)共同作用，避免死區現象的發生。