[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

技術領域

本發明涉及一種傳感裝置及其工作方法，特別是涉及一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置的工作方法。

背景技術

長距離的輸油、輸水或輸氣管線由于工作效率高、安全、低成本的優點而被廣泛使用，但對于長距離管線的監測目前沒有合適的手段，基于普通光纖的布里淵散射傳感裝置具有分布式監測溫度和應變的優點，但其高昂的成本限制了其推廣使用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置的工作方法。該基于W型光纖的低成本分布式傳感裝置使用方便、成本低，具有較好的應用前景，且其工作方法容易實現，便于推廣使用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：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、光源模塊一和光探測器模塊，所述的光源模塊一和光探測器模塊與1×2光耦合器一的2口端連接，1×2光耦合器一的1口端與傳感光纖連接，控制模塊分別與光源模塊一和光探測器模塊連接；所述的傳感光纖是W型光纖，其從中心到邊沿徑向分布的、依次包括纖芯、包層一、包層二和包層三，所述的纖芯的折射率大于包層一的折射率，包層二的折射率大于包層一和包層三的折射率，在包層三外側是保護層；所述的1×2光耦合器一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發出的光信號進入傳感光纖的包層二3內的通道一，另一個是導引傳感光纖的纖芯內的反射光信號進入光探測器模塊的通道二。

上述的一種基于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和1×2光耦合器一之間還安置有1×2光耦合器二，1×2光耦合器二的2口的一端與光探測器模塊連接，1×2光耦合器二的2口的另一端與光源模塊二連接，1×2光耦合器二的1口端與1×2光耦合器一的通道二的一端連接；控制模塊與光源模塊二連接。

上述的一種基于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和包層二是摻雜有鍺、硼元素的石英玻璃。

上述的一種基于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是摻雜有氟元素的石英玻璃。

上述的一種基于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是高純的石英玻璃。

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、控制模塊控制光源模塊一發出的光脈沖信號經過與1×2光耦合器一的通道一進入傳感光纖的包層二；同時控制模塊控制光探測器模塊探測傳感光纖的纖芯內返回的光信號；

步驟2、當傳感光纖上的一處發生變化，如產生微彎、彎曲或變形時，傳感光纖的包層二內傳輸的部分光信號耦合進入纖芯內，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光耦合器一的通道二進入光探測器模塊，光探測器模塊將獲取的光信號轉化為電信號傳遞給控制模塊；

步驟3、控制模塊根據光探測器模塊傳遞的電信號的大小和與光源模塊一發出的光脈沖信號的時間間隔，計算出傳感光纖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。

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、控制模塊控制光源模塊一和光源模塊二同時發出的各自的光脈沖信號分別經過與1×2光耦合器一的通道一和通道二、并分別進入傳感光纖的包層二和纖芯；同時控制模塊控制光探測器模塊探測傳感光纖的纖芯內返回的光信號；

步驟2、在傳感光纖上未出現變化時，光探測器模塊獲取的是光源模塊二發出的光信號在傳感光纖纖芯產生的后向瑞利散射光信號，光探測器模塊將獲取的光信號轉化為電信號傳遞給控制模塊；

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

步驟4、當傳感光纖上的一處發生變化，如產生微彎、彎曲或變形時，傳感光纖的包層二內傳輸的部分光信號耦合進入纖芯內，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發出的光信號在傳感光纖的纖芯1內產生的后向瑞利散射光信號通過1×2光耦合器一的通道二和1×2光耦合器二進入光探測器模塊，光探測器模塊將獲取的光信號轉化為電信號傳遞給控制模塊；

步驟5、控制模塊根據光探測器模塊傳遞的電信號的大小和與光源模塊一發出的光脈沖信號的時間間隔，計算出傳感光纖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。

本發明與現有技術相比具有以下優點：