[發明專利]長距離干線安全光纖波分復用式預警系統

有效

• 申請號: 201110381825.9
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102496231A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 賈渠;吳東方;周瑩;常洋;茍武侯
• 申請（專利權）人: 北京航天易聯科技發展有限公司
• 主分類號: G08B13/186
• 分類號: G08B13/186
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發明公開了一種光纖波分復用式預警系統。

背景技術

傳統的長距離干線安全光纖預警系統采用基于雙Mach-Zehnder光纖干涉原理的干線監測技術。

該技術原理結構如圖1所示。其監測原理是在分布式傳感光纖中傳輸的兩束光沿相反方向傳播，受同一振動事件影響后，由于兩束光從事件發生處到各自的檢測點所經過的光程不同，因此產生一定的時間差，根據傳感器兩端監測到同一事件所引起的干涉光信號變化的時間差，通過相關分析法，就可以確定異常擾動的位置。

此方法無須對干涉信號進行相位解調，但也存在不足之處：由于兩條傳感光纖相距較近，傳感光纖沿線的振動可能使得兩條傳感光纖產生的相位延遲一致，致使不發生干涉，產生互易效應；長距離沿途的溫度變化會導致系統噪聲較大，給信號處理帶來困難；至少需要占用光纜中的三芯，在光纖資源很少的情況下難以應用；此外對系統硬件要求較高，如對數據采集系統的A/D轉換速率要求高，導致系統成本上升。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種高精度的長距離干線安全光纖波分復用式預警系統。

本發明的技術解決方案是：長距離干線安全光纖波分復用式預警系統，由光路和采集光路信號的信號處理模塊組成，所述的光路包括兩個等光程干涉儀和一個邁克爾遜干涉儀，上述三個干涉儀采用三個不同的波長通過波分復用器集中傳輸到一根光纖中形成感應光纖；通過三個光源發射三個不同波長的激光作為光信號，上述三個干涉儀感受振動信號，經過波分復用器將振動信號分成三路，三路信號分別傳輸至光電二極管，信號處理模塊將光電二極管采集的振動信號進行處理，確定異常擾動位置，發出報警信號。

所述的等光程干涉儀的解調方式為：通過頻譜尋找頻率點ω_s，使得cosω_sτ_c＝0，進而確定光從擾動點到感應光纖末端的時間τ_c，根據τ_c確定擾動點的位置。

所述的兩個等光程干涉儀的基本結構如下：兩個光源發出兩個不同波長的激光信號，兩路激光信號首先連接3×3光纖分路器的一路輸入端，另兩路輸入端分別連接兩個光電二極管；3×3光纖分路器的一路輸出端經光纖延遲線連接至第二個3×3光纖分路器的一路輸入端，3×3光纖分路器的另一路輸出端直接連接第二個3×3光纖分路器的另一路輸入端；第二個3×3光纖分路器的一路輸出端連接反射鏡。

所述的兩個光源分別采用ASE光源和SLD光源。

所述的ASE光源的中心波長為1550nm，SLD光源的中心波長1310nm。

采用SLD光源的等光程干涉儀使用相位調制技術。

所述的3×3光纖分路器為均分光強耦合器。

所述的反射鏡采用法拉第旋轉反射鏡。

本發明與現有技術相比有益效果為：

(1)本系統光路采用三個獨立的干涉儀構成，包括兩個等光程干涉儀和一個邁克爾遜干涉儀。與普通的單干涉儀相比，兼顧了信號響應的靈敏性和準確性。并通過加權求平均方式，提高了定位的精確度，在長度為60km的感應光纜中，定位精度可達50m。

(2)本系統在光路設計上，采用波分復用器、光纖環形器等光學器件，將三個干涉儀的感應光纖集中為1根光纖，節約了寶貴的光纖資源，提高了系統的應用能力。

(3)本發明等光程干涉儀采用ASE，SLD兩種光源。每種光源的干涉各有特點，并根據每個干涉儀設計光源。經驗證，ASE采用1550nm，SLD采用1310nm時效果最佳。

(4)本發明采用SLD光源的等光程干涉儀通過相位調制器高頻調制獲取異常擾動的相位變化，提高了干涉信號的對比度。

(5)傳統干涉儀采用2×2光纖分路器，需要使用電源供電的相位調制器進行相位調制，避免信號對比度低的現象。而采用3×3光纖分路器，構造出每路相位差為120度的對稱光電信號，干涉的信號的對比度高，可以不使用電源供電的相位調制器，構造成全光學結構的光路，加強了實際應用的可靠性、穩定性。

(6)全部干涉儀的感應光纖末端使用了法拉第旋轉反射鏡，避免了感應光纖因光纖雙折射效應引起的偏振誘導信號衰弱問題，改善了干涉信號的穩定性，有效的抵消環境對光路的影響，提高了系統的抗干擾能力，使本系統可在復雜、惡劣環境下應用。

附圖說明

圖1為傳統的基于雙M-Z干涉原理的光纖定位技術結構示意圖；

圖2為本發明系統光路示意圖。

具體實施方式