[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵傳感的多通道振動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410350658.5
• 申請(qǐng)日: 2014-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN105300503A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛詩(shī)桂;趙群;王輝明;劉東方;宗遐齡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 郭韞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖光柵振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖光柵傳感的多通道振動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，能通過(guò)一臺(tái)激光器連接多個(gè)光纖光柵傳感器，進(jìn)行多點(diǎn)振動(dòng)的同時(shí)探測(cè)。

背景技術(shù)

目前振動(dòng)探測(cè)方法主要包括機(jī)械式、電氣式和光學(xué)式，機(jī)械式振動(dòng)測(cè)量以杠桿原理為基礎(chǔ)，將測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)放大后記錄下來(lái)，這種測(cè)量頻率范圍窄，精度低，多用于測(cè)量低頻、大幅度振動(dòng)；電氣式振動(dòng)測(cè)量主要用電氣測(cè)試儀來(lái)探測(cè)振動(dòng)，靈敏度較高，但容易受電磁場(chǎng)干擾；光學(xué)式振動(dòng)探測(cè)方法是用光學(xué)傳感器，將振動(dòng)信號(hào)的交變變化轉(zhuǎn)換為光信號(hào)來(lái)測(cè)量，具有精度高、頻帶寬、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，為了利用其抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，光學(xué)式振動(dòng)測(cè)量方面的研究越來(lái)越多，光纖光柵傳感器出現(xiàn)以后，振動(dòng)傳感測(cè)試領(lǐng)域發(fā)生了很大的變革，光纖光柵傳感器由于體積小、抗干擾能力強(qiáng)、集傳感和傳輸為一體等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)外研究者已經(jīng)成功研制出了不同種類的光纖振動(dòng)傳感器，克服了傳統(tǒng)振動(dòng)傳感器的諸多缺陷，受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛重視。但有關(guān)光纖光柵振動(dòng)測(cè)量方面的專利不多，多集中在研制光纖光柵傳感器本身，一般的光纖傳感系統(tǒng)由光源、信號(hào)傳輸線(光纜)、傳感器件、光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理四部分組成。光波作為載波經(jīng)入射光纖傳輸?shù)絺鞲蓄^，光波的某些特征參量在傳感頭內(nèi)被外界物理參量所調(diào)制，含有被調(diào)制信息的光波經(jīng)出射光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換部分，經(jīng)解調(diào)后就能得到被測(cè)物理量的大小和狀態(tài)。

利用光纖光柵傳感進(jìn)行多通道的振動(dòng)探測(cè)的主要難點(diǎn)是多點(diǎn)的分布式定位和高靈敏度振動(dòng)探測(cè)，現(xiàn)有的分布式傳感系統(tǒng)本質(zhì)上屬于相位解調(diào)型光纖傳感器，作用于光纖上的外界擾動(dòng)信號(hào)，根據(jù)光彈效應(yīng)，引起光纖中傳輸?shù)墓獾南辔蛔兓ㄟ^(guò)干涉方法獲得包含外界擾動(dòng)信號(hào)的兩路干涉光干涉信號(hào)，對(duì)干涉信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理，得到包含外界擾動(dòng)信息的數(shù)字信號(hào)，但由于噪聲的干擾很難完全還原原有的振動(dòng)相位，因此定位的精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于噪聲及其它環(huán)境因素的影響，對(duì)多路通道振動(dòng)傳感定位精度不高的缺點(diǎn)，提供一種定位精度高、靈敏度高的基于光纖光柵傳感的多通道振動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將光柵解調(diào)的邊沿濾波技術(shù)和通信中的波分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合的多通道光纖光柵傳感振動(dòng)探測(cè)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于光纖光柵傳感的多通道振動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，包括：FP激光器、光纖光柵傳感器、環(huán)形器、波分復(fù)用器、光電探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集卡，以及計(jì)算機(jī)；

所述光纖光柵傳感器是通過(guò)在一根光纖上隔一段距離雕刻一個(gè)光纖光柵制作而成，或者是利用光纖將多個(gè)光纖光柵串聯(lián)而成。

所述光纖光柵傳感器的各個(gè)光纖光柵粘貼在待測(cè)物體的表面上。

所述FP激光器與所述環(huán)形器的第一端口連接，所述環(huán)形器的第二端口與所述光纖光柵傳感器的一端連接；所述環(huán)形器的第三端口與所述波分復(fù)用器連接；

所述波分復(fù)用器與所述光電探測(cè)器連接，所述光電探測(cè)器與A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集卡連接，所述A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)連接。

所述FP激光器輸出的激光通過(guò)環(huán)形器的第一端口進(jìn)入所述光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器反射的信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)形器的第二端口輸入到環(huán)形器中，然后從環(huán)形器的第三端口輸出，再進(jìn)入波分復(fù)用器，所述波分復(fù)用器將光纖光柵傳感器反射的波分離后輸入光電探測(cè)器，光電探測(cè)器進(jìn)行光信號(hào)解調(diào)，最后光電探測(cè)器將解調(diào)后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸出給A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集卡，A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理及顯示。

所述FP激光器輸出多波長(zhǎng)激光，波長(zhǎng)從1547-1556.8nm；

每只光纖光柵的設(shè)計(jì)中心波長(zhǎng)與FP激光器的輸出波長(zhǎng)相匹配，即一個(gè)光纖光柵對(duì)應(yīng)FP激光器的一個(gè)輸出波長(zhǎng)。

每個(gè)輸出波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一個(gè)光電探測(cè)器，A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集卡的每個(gè)通道連接一路信號(hào)。

波分復(fù)用器的各個(gè)通道的波長(zhǎng)與FP激光器的波長(zhǎng)一致。

所述光纖光柵傳感器包括8個(gè)光纖光柵。

所述波分復(fù)用器采用具有8個(gè)通道的波分復(fù)用器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了一種基于光纖光柵傳感的多通道振動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，將光柵解調(diào)的邊沿濾波技術(shù)和通信中的波分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)同步傳感，具有定位精度高，振動(dòng)探測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)，可應(yīng)用于需要進(jìn)行同時(shí)多點(diǎn)振動(dòng)測(cè)量的領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明