[發明專利]一種刮板機彎曲度光纖測量系統

有效

• 申請號: 202010790130.5
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112033301B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 靳寶全;延敏;白清;梁昌碩;高妍;張紅娟;王宇;劉昕
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發明涉及一種刮板機彎曲度光纖測量系統，屬于分布式光纖傳感技術領域。針對現有刮板機彎曲度測量方法無法準確實時檢測到刮板機的彎曲角度，不利于及時調整刮板機行進方向。本發明將IQ循環調制法、雙干涉回路和偏振分集接收技術相結合，來準確測量刮板機彎曲度。同時，本發明給出具體的光纖鋪設方式，實現刮板機彎曲度實時監測，避免采煤機偏離軌道造成不必要的損失，具有測量準確，可靠性高，實時性好等優點。

技術領域

本發明涉及分布式光纖傳感技術領域，更具體地說，涉及一種刮板機彎曲度光纖測量系統。

背景技術

煤炭是我國一種重要的能量來源，煤炭開采也就尤為重要。開采時主要工具為采煤機，采煤機以刮板機為運行軌道，沿著煤壁反復行進，同時將煤壁上的煤切割下來，落煤裝入刮板機中并且向外運輸。因此，刮板機的運行軌跡決定采煤機是否能正常進行煤壁切割，故而急需一種刮板機彎曲度測量系統。現有的刮板機彎曲度測量系統大都繁瑣復雜，且測量誤差大，不能進行實時測量，不利于及時發現并糾正采煤機的行進方向，給采煤工作帶來很多不便。刮板機彎曲度測量系統主要基于分布式光纖傳感技術，適用于電磁干擾強、高壓、強腐蝕等危險環境中。光頻域反射技術作為分布式光纖傳感技術的一種，具有空間分辨率高、實時性好、測量精度高等優點，并且可用作形狀感知。傳統的光頻域反射技術大都采用內調制的單干涉回路，此方式易引入非線性問題，信噪比差，造成測量結果不準確，且成本高。在實際應用中，分布式光纖傳感系統存在鋪設方式不合理、不明確的問題。

發明內容

本發明提供了一種刮板機彎曲度光纖測量系統，結合IQ循環調制法、雙干涉回路和偏振分集接收技術的優勢，通過合理的系統融合，提高系統檢測的準確性。在刮板機行進過程中，測量其彎曲角度，并在實際應用中給出具體的鋪設方式，實現實時監測。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種刮板機彎曲度光纖測量系統，包括：

穩頻激光器、第一光纖耦合器、IQ調制器、電橋、微波源、信號發生器、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器、延遲光纖、第四光纖耦合器、第一光電探測器、第五光纖耦合器、可調光衰減器、第一偏振分束器、第六光纖耦合器、第二光電探測器、光環行器、第二偏振分束器、第七光纖耦合器、第三光電探測器、計算機、光開關、左傳感光纖和右傳感光纖；

其中，穩頻激光器的輸出端連接第一光纖耦合器的輸入端A端口，第一光纖耦合器的輸出端H端口連接IQ調制器的輸入端，IQ調制器的輸出端連接電橋的輸入端C端口，電橋的輸出端D端口連接微波源的輸入端，微波源的輸出端連接信號發生器的輸入端，信號發生器的輸出端連接計算機的端口E；IQ調制器的另一輸出端F端口連接第一光纖耦合器的輸入端B端口；第一光纖耦合器的另一輸出端G連接第二光纖耦合器的輸入端，第二光纖耦合器的輸出端I端口連接第三光纖耦合器的輸入端，第三光纖耦合器的輸出端K端口經延遲光纖連接至第四光纖耦合器的輸入端M端口，第三光纖耦合器的輸出端L端口連接第四光纖耦合器的輸入端N端口，第四光纖耦合器的輸出端O端口連接第一光電探測器的輸入端，第一光電探測器的輸出端連接計算機的端口P，第二光纖耦合器的輸出端J端口連接第五光纖耦合器的輸入端，第五光纖耦合器的輸出端Q端口連接可調光衰減器的輸入端，可調光衰減器的輸出端連接第一偏振分束器的輸入端S端口，第一偏振分束器的輸出端T端口連接第七光纖耦合器的輸入端b端口，第一偏振分束器的輸出端U端口連接第六光纖耦合器的第一輸入端，第六光纖耦合器的輸出端連接第二光電探測器的輸入端，第二光電探測器的輸出端連接計算機的端口W，第五光纖耦合器的輸出端R連接光環行器的輸入端，光環行器的端口Y連接光開關的輸入端，光開關的輸出端f與左傳感光纖連接，光開關的輸出端e與右傳感光纖連接，光環行器的端口X連接第二偏振分束器的輸入端，第二偏振分束器的輸出端a端口連接第六光纖耦合器的第二輸入端V端口，第二偏振分束器的輸出端Z端口連接第七光纖耦合器的輸入端，第七光纖耦合器的輸出端c端口連接第三光電探測器的輸入端，第三光電探測器的輸出端連接計算機的端口d。

其中，IQ調制器的另一輸出端F端口與第一光纖耦合器的輸入端B端口連接的線路上依序設置光放大器和光濾波器。