[發(fā)明專利]一種超遠(yuǎn)程分布式光纖振動(dòng)傳感裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310672178.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN103644962A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬秋曉;張凱;史振國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 威海北洋電氣集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G08B13/186
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 初姣姣

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種采用相位敏感載波調(diào)制技術(shù)和相干監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠有效提高系統(tǒng)的信噪比，將傳感距離大幅度提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大于六十公里光纜的沿線振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)和入侵判斷的超遠(yuǎn)程分布式光纖振動(dòng)傳感裝置。

背景技術(shù)

近幾年，周界安防問題已引起全球的關(guān)注，分布式光纖傳感技術(shù)在周界防范系統(tǒng)中的應(yīng)用產(chǎn)品一出現(xiàn)，就得到國(guó)內(nèi)外廣泛而深入的研究，并在十幾年的時(shí)間里得到飛速的發(fā)展。針對(duì)分布式光纖振動(dòng)傳感器其實(shí)現(xiàn)方法分為兩大類，分別為基于OTDR技術(shù)的分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)和基于干涉儀的分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)。

基于干涉儀的分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)，其光源為連續(xù)光，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)五十公里傳感距離的振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)。但對(duì)于普通單模光纖因其特性，長(zhǎng)距離傳輸過程時(shí)偏振態(tài)會(huì)發(fā)生變化，因其偏振態(tài)的退化，影響干涉信號(hào)輸出的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起信號(hào)無法滿足干涉條件，導(dǎo)致分布式光纖振動(dòng)傳感器的定位精度變差和無法監(jiān)測(cè)的問題。解決這種現(xiàn)象可采用保偏光纖，但因?yàn)楸Ｆ饫w和其配套元器件的價(jià)格非常昂貴，無法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。目前很多研究機(jī)構(gòu)也針對(duì)此類現(xiàn)象進(jìn)行研究，通過偏振控制器和相關(guān)調(diào)制技術(shù)來提升系統(tǒng)的抗偏振能力，系統(tǒng)指標(biāo)有了一定的提高，同樣系統(tǒng)成本也有成倍的增加。且與基于OTDR技術(shù)的分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)相比，其定位精度仍較低，且存在誤報(bào)率較高的問題。

現(xiàn)有的基于OTDR技術(shù)的分布式光纖振動(dòng)傳感器因檢測(cè)為后向散射信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度弱，檢測(cè)的傳感距離短的問題，僅可實(shí)現(xiàn)十幾公里光纜的沿線監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出一種采用相位敏感載波調(diào)制技術(shù)和相干監(jiān)測(cè)技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的信噪比，將傳感距離大幅度提升，可實(shí)現(xiàn)大于六十公里的沿線振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)和入侵判斷的超遠(yuǎn)程分布式光纖振動(dòng)傳感裝置。

本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到：

一種超遠(yuǎn)程分布式光纖振動(dòng)傳感裝置，其特征包括光源、聲光調(diào)制器AOM、1個(gè)1*2分光器、摻鉺光纖放大器（EDFA）、4個(gè)1*2耦合器、2個(gè)環(huán)形器、2個(gè)波分復(fù)用器（WDM）、2個(gè)光電探測(cè)器、信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)采集卡、2條傳感光纖和工控機(jī)，其中光源的輸出端與1*2分光器連接，分光器的一路輸出與第一1*2耦合器連接，第一1*2耦合器的2路輸出分別與第二1*2耦合器、第三1*2耦合器的一路輸出端連接；分光器的另一路輸出與聲光調(diào)制器AOM的光纖輸入端連接，聲光調(diào)制器AOM的信號(hào)端與數(shù)據(jù)采集卡的同步脈沖輸出通道相連，聲光調(diào)制器AOM的光纖輸出端與摻餌光纖放大器EDFA相連，摻餌光纖放大器EDFA的輸出與第四1*2耦合器相連并分為兩路輸出，第四1*2耦合器的一路輸出與第一環(huán)形器連接，第一環(huán)形器的輸出與第一波分復(fù)用器的透射端相連，第一波分復(fù)用器的公共端與第一傳感光纖相連，第四1*2耦合器的另一路輸出與第二環(huán)形器連接，第二環(huán)形器的輸出端與第二波分復(fù)用器的透射端相連，第二波分復(fù)用器的公共端與第二傳感光纖相連，第一環(huán)形器和第二環(huán)形器的返回端分別與第二1*2耦合器和第三1*2耦合器的另一路輸出端連接；第二1*2耦合器和第三1*2耦合器的輸入端分別與2個(gè)光電探測(cè)器對(duì)應(yīng)連接，2個(gè)光電探測(cè)器的輸出端分別與信號(hào)處理器的兩路信號(hào)輸入端相連，信號(hào)處理器的輸出端分別與數(shù)據(jù)采集卡的2個(gè)采集通道相連，數(shù)據(jù)采集卡輸出與工控機(jī)連接。

本發(fā)明中所述光源為超窄線寬光源，線寬小于10kHz，功率為10mW~30mW，可采用DFB激光管和超窄線寬光纖激光器來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明中所述聲光調(diào)制器AOM是用來實(shí)現(xiàn)將光源的連續(xù)光變?yōu)槊}沖光并針對(duì)光信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，輸出載頻脈沖光的載波頻率為MHz級(jí)別，脈沖重頻為kHz級(jí)別。

本發(fā)明中所述摻鉺光纖放大器EDFA是用于將調(diào)制后輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。

本發(fā)明中所述1*2分光器分光比為10:90，來提供探測(cè)光和參考光信號(hào)。

本發(fā)明中所述1*2耦合器為3dB耦合器；

本發(fā)明中所述環(huán)形器為3路，分別為a口進(jìn)b口出，b口進(jìn)c口出，其他口之間隔離度大于40dB。

本發(fā)明中所述光電探測(cè)器是用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的探測(cè)，根據(jù)波長(zhǎng)選擇InGaAs探測(cè)器；

本發(fā)明中所述信號(hào)處理器是用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大和載波的濾除，還原出有用信號(hào)；

本發(fā)明中所述數(shù)據(jù)采集卡是用將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，其采樣率為100MSPS，模擬輸入通道數(shù)為2通道，ADC精度為12bits；