[發明專利]一種多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統

在審

• 申請號: 201410261363.0
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104006900A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 詹亞歌;楊馥;吳華;王坤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/16;G01D5/26
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

1.一種多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統，包括超窄帶激光器(1)，其特征在于，所述窄帶激光器(1)的輸出光依次經第一光纖分束器(2)的第一端臂、第一偏振控制器(3)、聲光調制器(4)和第一光纖放大器(5)，進入第一光纖環行器(6)，并經第一光纖光柵(7)濾波后，再經第二光纖環行器(8)進入傳感光纖(9)；光纖的后向散射光經第二光纖環形器(8)和第二光纖放大器(10)后被第二光纖分束器(11)分為兩束信號光，其中，第一束信號光經第三光纖環行器(12)和第二光纖光柵(13)濾波后，經第一擾偏器(14)后進入合束器(19)；同時第一光纖分束器(2)的第二端臂的輸出光依次經第二偏振控制器(15)、電光調制器(17)、第二擾偏器(18)后而進入合束器(19)，進入合束器(19)的兩束光發生干涉后其輸出光依次進入第一光電探測器(20)、微波混頻器(21)、微波下變頻器(22)和數據采集卡(26)；所述第二光纖分束器(11)輸出的第二束信號光經第四光纖環行器(23)和第三光纖光柵(24)濾波后，依次進入第二光電探測器(25)和數據采集卡(26)，由計算機(27)實現兩路信號的處理和顯示。

2.根據權利要求1所述的多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統，其特征在于，所述的第一光纖分束器(2)和第二光纖分束器(11)均為可調分光比光纖分束器。

3.根據權利要求1所述的多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統，其特征在于，所述的第一光纖光柵(7)、第二光纖光柵(13)和第三光纖光柵(24)均為利用負熱膨脹系數材料封裝的溫度補償布拉格光纖光柵。

4.根據權利要求1所述的多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統，其特征在于，所述的第一光纖光柵(7)、第二光纖光柵(13)和第三光纖光柵(24)均為具有極窄3dB帶寬的布拉格光纖光柵，其中，第一布拉格光纖光柵(7)和第三布拉格光纖光柵(24)的中心反射波長均等于所述超窄帶激光器(1)光源的波長，而第二布拉格光纖光柵(13)的波長比第一布拉格光纖光柵(7)的波長大。

5.根據權利要求1所述的多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統，其特征在于，所述電光調制器(17)還與微波掃頻源(16)相連，所述微波掃頻源(16)為輸出功率可調、頻率可調的低相位噪聲信號源，功率輸出范圍為3dBm～10dBm，頻率輸出范圍為10.5～11.5GHz，最小調節步進值應小于50KHz。

6.根據權利要求1所述的多功能型結構健康和邊界安防光纖監測系統，其特征在于，經第二光纖光柵(13)提取的信號光為攜帶待測結構溫度和應變信息的光纖后向布理淵散射光，經第三光纖光柵(24)提取的信號光為攜帶待測邊界入侵信息的光纖后向瑞利散射光，兩者分別用于結構健康和邊界安防信息的分析、處理和顯示；根據前者的頻率和功率，推算結構的溫度和應變分布，根據后者光的功率分布曲線推算邊界異常入侵信息，兩者結合可對溫度、應變、邊界的異常情況進行監測和定位。