[發明專利]基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統

在審

• 申請號: 202010517039.6
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111609918A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張敬棟;黃景晟;朱濤;吳昊庭
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 盧玲

1.一種基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統，其特征在于，包括激光器、第一耦合器、波形調制器、環形器、傳感光纖、第二耦合器、平衡探測器、包絡檢波電路、采集卡和處理裝置，所述激光器的輸出端連接該第一耦合器的輸入端，該第一耦合器的第一輸出端通過所述波形調制器與該環形器的第一端連接，該環形器的第二端連接該傳感光纖，第三端連接該第二耦合器的第一輸入端；該第一耦合器的第二輸出端連接該第二耦合器的第二輸入端；該第二耦合器的第一輸出端和第二輸出端對應連接該平衡探測器的第一輸入端和第二輸入端，所述平衡探測器的輸出端依次通過所述包絡檢波電路、采集卡連接該處理裝置；

所述第一耦合器將所述激光器產生的直流激光分成兩路，第一路直流激光傳輸給所述波形調制器，第二路直流激光作為參考光傳輸給該第二耦合器；

所述波形調制器對該第一路直流激光的強度進行調制，形成具有設定脈寬的脈沖光，并將所述脈沖光傳輸給該環形器，以使該環形器通過其第二端將該脈沖光傳輸給所述傳感光纖；

所述傳感光纖在接收到該脈沖光后，產生向后傳輸的瑞利散射光，并將該瑞利散射光傳輸給該環形器，以使該環形器通過其第三端將該瑞利散射光傳輸給該第二耦合器；

所述第二耦合器對該參考光和瑞利散射光進行耦合，生成兩路相位相差180度的散射光干涉信號；

所述平衡探測器對該兩路散射光干涉信號進行拍頻，濾除共模分量，獲得拍頻電信號，并將該拍頻電信號發送給所述包絡檢波電路；

所述包絡檢波電路對該拍頻電信號進行全波整流，并對全波整流后的拍頻電信號進行低通濾波，將該拍頻電信號從載波搬移到基帶，從而獲得散射信號；

所述采集卡對該散射信號進行采集并發送給所述處理器；

所述處理裝置根據該散射信號，對該傳感光纖上的振動點進行定位，并獲得該振動點處的相關振動信息。

2.根據權利要求1所述的基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統，其特征在于，所述處理裝置針對該傳感光纖上的每個點，取多組散射信號的強度求均方差，比較各個點的均方差大小，對該傳感光纖上的振動點進行定位。

3.根據權利要求1或2所述的基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統，其特征在于，所述處理裝置針對該傳感光纖上的每個振動點，將多組散射信號在該振動點處對應的電壓信號組成矩陣，對該矩陣進行傅里葉分析，獲得該振動點處的振動頻率和強度。

4.根據權利要求1所述的基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統，其特征在于，所述波形調制器包括波形發生器和聲光調制器，所述第一耦合器的輸出端與該聲光調制器的第一輸入端連接，該波形發生器的輸出端與該聲光調制器的第二輸入端連接，該聲光調制器的輸出端連接該環形器的第一端；

所述波形發生器將生成的具有該設定脈寬的聲波發送給該聲光調制器；

所述聲光調制器利用具有該設定脈寬的聲波對該第一路直流激光進行聲光調制，以生成具有該設定脈寬的脈沖光。

5.根據權利要求1或4所述的基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統，其特征在于，所述波形調制器依次通過第一光放大器、第一光濾波器與該環形器的第一端連接，所述第一光放大器對該波形調制器形成的具有設定脈寬的脈沖光進行光放大處理；所述第一光濾波器對光放大處理后的脈沖光進行濾波，以濾除因放大處理引入的噪聲；

所述環形器的第三端依次通過第二光放大器、第二光濾波器與該平衡探測器的第二輸入端連接，所述第二光放大器對該環形器的第三端輸出的瑞利散射光進行光放大處理；所述第二光濾波器對光放大處理后的瑞利散射光進行濾波，以濾除因放大處理引入的噪聲。

6.根據權利要求1所述的基于包絡檢波電路的光纖分布式振動傳感系統，其特征在于，所述包絡檢波電路包括全波整流電路和低通濾波器，其中該全波整流電路的輸入端連接該平衡探測器的輸出端，輸出端連接該低通濾波器的輸入端，該低通濾波器的輸出端連接該采集卡；

所述全波整流電路用于對該拍頻電信號進行全波整流；

所述低通濾波器用于對全波整流后的拍頻電信號進行低通濾波，將該拍頻電信號從載波搬移到基帶。