[發明專利]一種分布式光纖振動傳感系統的側向定位方法

有效

• 申請號: 201410207149.7
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103954349A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 周正仙;袁揚勝;余瑞蘭;周瑞
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

技術領域

本發明涉及一種分布式光纖振動傳感系統的的側向定位方法。

背景技術

分布式光纖振動傳感器由于其結構簡單，探測距離長，不受電磁干擾等特點，已成為近年來國內外的研究熱點。分布式光纖振動傳感器件是國防、石油管線、電力等領域迫切需求的技術，該技術可以用來實時監測邊境線的入侵情況、石油管線的破壞和偷盜情況、電力電纜的偷盜和破壞情況，實現對國家財產和生命安全的保護。分布式光纖振動傳感器主要是基于兩種原理：一種是基于光纖白光干涉原理的分布式光纖振動傳感器；另一種是基于瑞利后向散射光譜干涉原理的分布式光纖振動傳感器。

分布式光纖振動傳感器的結構如圖1所示，激光器發出線寬為5kHz的連續光信號，中心波長為1550nm，功率為10mW.經過聲光調制器(AOM)調制成脈沖寬度為10ns重復頻率為1kHz的脈沖信號.窄脈沖信號被光纖放大器(EDFA1)放大后經過隔離器(Isolator)和環形器(Circulator)注入傳感光纖中，用于在光纖中產生后向瑞利散射光。后向散射光被光纖放大器(EDFA1)放大后，經過光濾波器(Filter)后被探測器(Detector)轉變成電信號。電信號經過放大、電濾波和采樣后，送入計算機進行數據處理得到分布式振動曲線數據。

光纖激光器發出的連續的窄線寬的光信號，被聲光調制器調制成一定寬度的脈沖光。調制后的脈沖光經環形器后注入傳感光纖，脈沖光在傳感光纖中與光纖材料相互作用產生后向散射光譜，后向散射光譜在后向傳輸時產生自干涉，經過干涉后的后向散射光譜經環形器后，經過光濾波器濾波再被光電探測器轉換成電信號。電信號經過放大器放大后通過電濾波器濾波，在被采集卡轉換成數字信號，最后進入數據處理系統中對數據進行處理和分析。系統中的信號發生器是用于驅動聲光調制器產生脈沖信號，并將脈沖的同步信號同時發送給采集卡。上述布式光纖振動傳感器只有縱向定位功能，沒有側向定位功能，局限了分布式光纖振動傳感器的實際應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是實現一種可用于分布光纖傳感系統的側向定位方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

步驟1、搜索整條光纖中的振動幅度最高的位置點，并將該點定義為第一個傳感器點S1；

步驟2、定義與第一個傳感器點S1相距距離為d的點為第二個傳感器點S2；

步驟3、通過對S1點和S2點振動波形進行分析，獲取振動源振動信號到達第一個傳感器點S1和第二個傳感器點S2的時間差Δt；

步驟4：計算獲得振動源距離振動傳感光纖的側向距離其中v是振動信號在土壤中的傳播速度。

本發明的優點在于能夠準確的測量出振動源距離光纖的側向距離，并且僅利用現有分布光纖傳感振動系統便可實現。

附圖說明

下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為分布式光纖振動傳感系統結構圖；

圖2為定位方法流程圖；

圖3為定位原理圖；

圖4為t1和t2之間的時間差示意圖；

上述圖中的標記均為：1、處理器；2、采集卡；3、信號發生器；4、驅動器；5、聲光調制器；6、激光器；7、第一光纖放大器；8、隔離器；9、環形器；10、電濾波器；11、信號放大器；12、光電探測器；13、光濾波器；14、第二光纖放大器；15、傳感光纖。

具體實施方式

參見圖2可知，分布式光纖振動傳感系統的側向定位方法如下：

步驟1：將采集卡2采集回來的數據重新整理成按時間軸排列的振動數據，搜索光纖中的振動幅度最高的位置點，并將該點定義為第一個傳感器點S1；

步驟2：定義與第一個傳感器點S1相距距離為d的點為第二個傳感器點S2，距離d為自定義值，例如可定義為5米；

步驟3：振動幅度最大的點則是光纖上距離振動源最近的點，這兩點(參見圖3，S1點和振動源S點)的連線將垂直于傳感光纖。通過振動源振動信號到達這兩點(S1和S2)的時間差Δt加上振動在土壤中的傳播速度就可以計算出振動源距離光纖的側向垂直距離，時間差Δt的獲取原理如圖4所示；

步驟4：計算獲得振動源距離振動傳感光纖的側向距離其中v是振動信號在土壤中的傳播速度。

此外系統在第一次進行步驟4計算前，需要校正v值。