[發明專利]一種分布式光纖振動傳感系統

在審

• 申請號: 201410508441.2
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104236698A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 唐明;王超東;曹鋒;周婭玲;吳昊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，特別涉及一種分布式光纖振動傳感系統。

背景技術

光纖振動傳感器一般使用在周界安防領域，典型應用場所包括：博物館、體育場館、國防通訊光纜、通信基站、飛機場、火車站、鐵路沿線、油氣管道等。

現有的POTDR傳感系統的信號光來自于前向傳播的脈沖光的后向瑞利散射。其主要問題在于，由于擾動位置影響了所有此位置后的信號的偏振態，所以系統只能定位第一個擾動源，及職能定位一個位置的的傳感操作，大大影響了傳感系統的工作精度和效率；同時，由于普通單模光纖的后向瑞利散射系數很小，只有約10-7/米，所以產生的信號光很弱，在幾到幾十納瓦的數量級；由于信號光的頻率很高，在幾十到上百兆赫茲，所以光探測器的噪聲等價功率也在數十納瓦；最終導致系統的信噪比很低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種避免擾動相互干擾，提升多位置高效，高精度傳感的分布式光纖振動傳感系統。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種分布式光纖振動傳感系統，包括：

脈沖光源，用于產生脈沖光信號；

環形器，通過其第一端口接收所述脈沖光信號；

傳感光纖鏈路，接收由所述環形器第二端口輸出的光脈沖信號，并將所述光纖鏈路的反饋信號由所述環形器第二端口接入所述環形器；

檢偏器，將由所述環形器的第三端口輸出的所述光纖鏈路的反饋信號進行檢偏操作；

光探測器，接收所述檢偏器的輸出信號，將光信號轉換成電信號輸出；

數據采集卡，接收所述電信號，轉化存儲并發送給下一級電路；

繪圖終端，接收所述數據采集卡的輸出數據，完成反饋信號波形繪制；

其中，所述傳感光纖鏈路包括：傳導光纖，傳感光纖以及光纖耦合器；所述傳導光纖分為多段分立的傳導光纖，相鄰兩段分立的傳導光纖之間通過所述光纖耦合器連接；

所述光纖耦合器的一個輸出端連接所述傳感光纖，所述傳感光纖末端連接光纖反射鏡，形成多個相互獨立的傳感探測支路。

進一步地，所述多個光纖耦合器的分光比，沿所述傳導光纖的延伸方向逐漸增大。

本發明提供的分布式光纖振動傳感系統通過在傳感光纖鏈路中，設置多個相互獨立的傳感光纖支路，實現多個位置的獨立探測傳感；同時，由于傳感支路與光脈沖信號傳輸的傳導光纖相互獨立，使得某一位置或多個位置的擾動或者傳感操作，不會影響其他位置的傳感支路的脈沖信號傳播，進而不會影響其他傳感支路傳感操作，從而大大提升的傳感系統的定位精度和效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的分布式光纖振動傳感系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的傳感光纖連結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1和圖2，本發明實施例提供的一種分布式光纖振動傳感系統，包括：

脈沖光源，用于產生脈沖光信號；

環形器，通過其第一端口接收所述脈沖光信號；

傳感光纖鏈路，接收由環形器第二端口輸出的光脈沖信號，并將光纖鏈路的反饋信號由環形器第二端口接入所述環形器；

檢偏器，將由環形器的第三端口輸出的光纖鏈路的反饋信號進行檢偏操作；

光探測器，接收檢偏器的輸出信號，將光信號轉換成電信號輸出；

數據采集卡，接收電信號，轉化存儲并發送給下一級電路；

繪圖終端，接收數據采集卡的輸出數據，完成反饋信號波形繪制；

其中，傳感光纖鏈路包括：傳導光纖，傳感光纖以及光纖耦合器；傳導光纖分為多段分立的傳導光纖，相鄰兩段分立的傳導光纖之間通過光纖耦合器連接；

光纖耦合器的一個輸出端連接傳感光纖，傳感光纖末端連接光纖反射鏡，形成多個相互獨立的傳感探測支路。

分布式光纖振動傳感系統的工作過程為：脈沖光源經環形器進入傳感光纖鏈路，經光纖鏈路散射及反射回來的光信號經環形器輸出到檢偏器，然后到達光電探測器轉換成電信號，有數據采集卡轉換存儲，輸出給繪圖終端，繪制波形圖反應，實時傳感探測振動情況的結果探測結果。

現有技術中，當一個傳感位置點動作或者受到擾動后，沿脈沖傳播方向上，此位置點后的所有傳感位置的定位都將受到影響，嚴重影響了傳感系統的定位精度和工作效率。

本實施例中，傳感光纖鏈路包括：傳導光纖，傳感光纖以及光纖耦合器；傳導光纖分為多段分立的傳導光纖，相鄰兩段分立的傳導光纖之間通過光纖耦合器連接；實現脈沖信號的獨立傳播。