[發(fā)明專利]一種基于波分復(fù)用的分布式光纖振動檢測方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410441731.X | 申請日： | 2014-09-01 |
| 公開（公告）號： | CN104236697B | 公開（公告）日： | 2017-02-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周琰;田孝忠;譚東杰;孫巍;馬云賓;劉路;孟佳;邱紅輝;王海明;蔡永軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國石油天然氣股份有限公司 |
| 主分類號： | G01H9/00 | 分類號： | G01H9/00 |
| 代理公司： | 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所11302 | 代理人： | 劉杰 |
| 地址： | 100007 北京市*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 波分復(fù)用 分布式 光纖 振動 檢測 方法 系統(tǒng) | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及振動信號檢測領(lǐng)域，特別涉及一種基于波分復(fù)用的分布式光纖振動檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
大型工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、輸油管線維護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等都需要采集振動信號，分布式光纖振動傳感器由于具有傳統(tǒng)傳感器不可比擬的優(yōu)勢而成為了研究的熱點。分布式光纖振動傳感器利用光波在光纖傳輸時的輸出相位、偏振等對振動敏感特征實現(xiàn)對光纖周圍振動信號的實時檢測。
根據(jù)傳感原理的不同，分布式光纖振動傳感器可以分為干涉型和后向散射型兩大類。基于Sagnac原理的光纖振動傳感器屬于前者，Sagnac干涉儀中兩路傳輸路徑相同的光波在探測器中發(fā)生干涉，外界振動使得兩束光產(chǎn)生一定的相位差，對干涉信號進(jìn)行解調(diào)得到振動信號的頻率等信息，但是單Sagnac干涉儀對于振動信號的定位較為困難。
基于相干瑞利散射的光纖振動傳感器屬于后向散射型。相干瑞利散射技術(shù)又稱為相位敏感光時域反射技術(shù)(Φ-OTDR)，利用傳感光纖中的后向瑞利散射光干涉信號檢測光纖周圍振動信號，該技術(shù)最顯著的優(yōu)點是定位精度高，缺點是不能實現(xiàn)振動頻率的檢測。
單一的傳感器很難實現(xiàn)振動信號頻率和位置的同時檢測，為了實現(xiàn)該目標(biāo)通常做法是在同一區(qū)域布設(shè)兩套不同原理的光纖振動傳感器，一套用于檢測振動信號頻率，一套用于檢測振動位置。這樣不僅需要占用的光纖數(shù)量增加而且使得成本大幅度提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于波分復(fù)用技術(shù)的分布式振動檢測方法及系統(tǒng)，該方法可以實現(xiàn)振動信號頻率和位置信息的同時檢測。
為解決不能夠?qū)崿F(xiàn)振動信號頻率和位置信息的同時檢測的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于波分復(fù)用技術(shù)的分布式振動檢測方法及系統(tǒng)。
其中，該系統(tǒng)將Sagnac傳感技術(shù)和Φ-OTDR傳感技術(shù)相結(jié)合，使兩種傳感技術(shù)共用一根傳感光纖。具體包括：第一耦合器，用于將中心波長為λ1的寬譜光源分為第一光束和第二光束；第二耦合器，通過延時光纖和所述第一耦合器連接；所述延時光纖用于傳輸所述第一光束，增強Sagnac中的非互易效應(yīng)；所述第二耦合器用于從所述延時光纖處接收所述第一光束，以及直接從所述第一耦合器處接收所述第二光束；第一波分復(fù)用器，用于從所述第二耦合器處分別接收所述第一光束和所述第二光束；第二波分復(fù)用器，通過傳感光纖和所述第一波分復(fù)用器連接；所述傳感光纖用于分別傳輸所述第一光束和所述第二光束，所述第二波分復(fù)用器用于從所述傳感光纖處分別接收所述第一光束和所述第二光束；法拉第旋轉(zhuǎn)器，和所述第二波分復(fù)用器連接，用于從所述第二波分復(fù)用器處接收并反射所述第一光束，以及接收并反射所述第二光束；然后通過所述第二波分復(fù)用器、所述傳感光纖、所述第一波分復(fù)用器的相互配合將所述第一光束和所述第二光束分別傳輸給所述第二耦合器，以使所述第二耦合器將所述第一光束分光成第三光束，將所述第二光束分光成第四光束，然后將所述第三光束直接傳輸給所述第一耦合器，將所述第四光束通過所述延時光纖傳輸給所述第一耦合器，以使所述第一耦合器對所述第三光束和所述第四光束進(jìn)行干涉；第一探測器，和所述第一耦合器連接，用于接收所述第三光束和所述第四光束進(jìn)行干涉之后形成的第一干涉信號，并將所述第一干涉信號轉(zhuǎn)換為第一模擬電信號；第一采集卡，和所述第一探測器連接，用于將所述第一模擬電信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號；第一數(shù)據(jù)處理器，和所述第一采集卡連接，用于接收所述第一數(shù)字信號進(jìn)行處理；
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