[發明專利]一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置的工作方法

無效

• 申請號: 201110413196.3
• 申請日: 2011-12-11
• 公開（公告）號: CN103162863A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 杜兵
• 申請（專利權）人: 西安金和光學科技有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/16;G02B6/036
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置，其特征在于：包括控制模塊(6)、光源模塊一(8)和光探測器模塊(7)，所述的光源模塊一(8)和光探測器模塊(7)與1×2光耦合器一(9)的2口端連接，1×2光耦合器一(9)的1口端與傳感光纖(11)連接，控制模塊(6)分別與光源模塊一(8)和光探測器模塊(7)連接；所述的傳感光纖(11)是W型光纖，其從中心到邊沿徑向分布的、依次包括纖芯(1)、包層一(2)、包層二(3)和包層三(4)，所述的纖芯(1)的折射率大于包層一(2)的折射率，包層二(3)的折射率大于包層一(1)和包層三(4)的折射率，在包層三(4)外側是保護層(5)；所述的1×2光耦合器一(9)包含有兩個互相不干擾的光信號傳輸通道，其中一個通道是導引所述的光源模塊一(8)發出的光信號進入傳感光纖(11)的包層二(3)內的通道一，另一個是導引傳感光纖(11)的纖芯(1)內的反射光信號進入光探測器模塊(7)的通道二。

2.根據權利要求1所述的一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置，其特征在于：在所述的光探測器模塊(7)和1×2光耦合器一(9)之間還安置有1×2光耦合器二(12)，1×2光耦合器二(12)的2口的一端與光探測器模塊(7)連接，1×2光耦合器二(12)的2口的另一端與光源模塊二(10)連接，1×2光耦合器二(12)的1口端與1×2光耦合器一(9)的通道二的一端連接；控制模塊(6)與光源模塊二(10)連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置，其特征在于：所述的傳感光纖的纖芯(1)和包層二(3)是摻雜有鍺、硼元素的石英玻璃。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置，其特征在于，所述的傳感光纖的包層一(1)是摻雜有氟元素的石英玻璃。

5.根據權利要求1或2所述的一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置，其特征在于，所述的傳感光纖的包層三(4)是高純的石英玻璃。

6.一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置的工作方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、控制模塊(6)控制光源模塊一(8)發出的光脈沖信號經過與1×2光耦合器一(9)的通道一進入傳感光纖(11)的包層二(3)；同時控制模塊(6)控制光探測器模塊(7)探測傳感光纖(11)的纖芯(1)內返回的光信號；

步驟2、當傳感光纖(11)上的一處發生變化，如產生微彎、彎曲或變形時，傳感光纖(11)的包層二(3)內傳輸的部分光信號耦合進入纖芯(1)內，并產生后向的瑞利散射光信號，該后向的瑞利散射光信號通過1×2光耦合器一(9)的通道二進入光探測器模塊(7)，光探測器模塊(7)將獲取的光信號轉化為電信號傳遞給控制模塊(6)；

步驟3、控制模塊(6)根據光探測器模塊(7)傳遞的電信號的大小和與光源模塊一(8)發出的光脈沖信號的時間間隔，計算出傳感光纖(11)變化的大小和出光纖變化的位置，從而實現了分布式的監測。

7.一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置的工作方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、控制模塊(6)控制光源模塊一(8)和光源模塊二(10)同時發出的各自的光脈沖信號分別經過與1×2光耦合器一(9)的通道一和通道二、并分別進入傳感光纖(11)的包層二(3)和纖芯(1)；同時控制模塊(6)控制光探測器模塊(7)探測傳感光纖(11)的纖芯(1)內返回的光信號；

步驟2、在傳感光纖(11)上未出現變化時，光探測器模塊(7)獲取的是光源模塊二(10)發出的光信號在傳感光纖(11)纖芯(1)產生的后向瑞利散射光信號，光探測器模塊(7)將獲取的光信號轉化為電信號傳遞給控制模塊(6)；

步驟3、控制模塊(6)根據光探測器模塊(7)傳遞的電信號判斷傳感光纖(11)是否出現斷裂的異常；

步驟4、當傳感光纖(11)上的一處發生變化，如產生微彎、彎曲或變形時，傳感光纖(11)的包層二(3)內傳輸的部分光信號耦合進入纖芯(1)內，并產生后向的瑞利散射光信號，該后向的瑞利散射光信號匯同光源模塊二(10)發出的光信號在傳感光纖(11)的纖芯1內產生的后向瑞利散射光信號通過1×2光耦合器一(9)的通道二和1×2光耦合器二(12)進入光探測器模塊(7)，光探測器模塊(7)將獲取的光信號轉化為電信號傳遞給控制模塊(6)；

步驟5、控制模塊(6)根據光探測器模塊(7)傳遞的電信號的大小和與光源模塊一(8)發出的光脈沖信號的時間間隔，計算出傳感光纖(11)變化的大小和出光纖變化的位置，從而實現了分布式的監測。