[發(fā)明專利]光纖光柵振動(dòng)及應(yīng)變同時(shí)測(cè)量的分布式傳感系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011094053.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN112504309A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳智深;孫安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京東智安全科技有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/353
• 分類號(hào): G01D5/353;G01H9/00;G01B11/16
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

1.一種光纖光柵振動(dòng)及應(yīng)變同時(shí)測(cè)量的分布式傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括：

低相干寬帶光源；

光纖光柵傳感器；

雙路時(shí)延光纖結(jié)構(gòu)，以所述低相干寬帶光源為輸入，輸出雙路低相干連續(xù)光到所述光纖光柵傳感器；并以經(jīng)光纖光柵傳感器反射后的分離光信號(hào)為輸入，輸出兩路低相干反射信號(hào)；

光電探測(cè)器陣列，探測(cè)兩路低相干反射信號(hào)，通過分析干涉的相位以及強(qiáng)度變化，得到外界振動(dòng)信號(hào)的對(duì)應(yīng)信息；

波長(zhǎng)解調(diào)單元，探測(cè)經(jīng)光纖光柵傳感器反射后的分離光信號(hào)的波長(zhǎng)變化，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變傳感。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式傳感系統(tǒng)，其特征在于，雙路時(shí)延光纖結(jié)構(gòu)包括第一光纖耦合器、時(shí)延光纖以及合束器；所述第一光纖耦合器第一輸出端連接時(shí)延光纖輸入端，所述第一光纖耦合器第二輸出端連接合束器的第二輸入端；所述時(shí)延光纖輸出端連接合束器的第一輸入端；所述第一光纖耦合器的第一輸入端連接所述寬帶自發(fā)輻射光源的輸出端；第一光纖耦合器的第三輸出端連接光電探測(cè)器陣列的輸入端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式傳感系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一光纖耦合器的第三輸出端與光電探測(cè)器陣列的輸入端之間連接有濾波器陣列；所述濾波器陣列的各波長(zhǎng)通道與光纖光柵陣列的波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)，將光柵應(yīng)變傳感器陣列的各光柵波長(zhǎng)所產(chǎn)生的低相干光分離并通過光電探測(cè)器陣列分別進(jìn)行探測(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式傳感系統(tǒng)，其特征在于，在所述合束器與光纖光柵傳感器之間還設(shè)置有第二光纖耦合器；第二光纖耦合器的第一輸出端連接光纖光柵應(yīng)變傳感器陣列的輸入端，第二光纖耦合器的第二輸出端連接波長(zhǎng)解調(diào)單元的輸入端并向波長(zhǎng)解調(diào)單元輸入經(jīng)光纖光柵傳感器反射后的分離光信號(hào)；第二光纖耦合器的第三輸出端連接合束器的第三輸入端并向合束器輸入經(jīng)光纖光柵傳感器反射后的分離光信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式傳感系統(tǒng)，其特征在于，在所述光電探測(cè)器陣列的輸出端連接有數(shù)據(jù)采集卡。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式傳感系統(tǒng)，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接有數(shù)據(jù)分析顯示單元。

7.一種基于權(quán)利要求1-6任一所述分布式傳感系統(tǒng)的方法，其特征在于，

利用低相干寬帶光源及雙路時(shí)延光纖結(jié)構(gòu)，形成雙路低相干連續(xù)光輸出；

經(jīng)光纖光柵應(yīng)變傳感器陣列反射并返回分離光信號(hào)，分離光信號(hào)一路經(jīng)雙路時(shí)延光纖結(jié)構(gòu)后形成兩路低相干反射信號(hào)，一路直接輸出；

通過測(cè)量低相干反射信號(hào)的干涉信號(hào)相位以及強(qiáng)度，形成分布式振動(dòng)傳感；

探測(cè)直接輸出的光信號(hào)的波長(zhǎng)變化，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變傳感。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：利用低相干寬帶光源及雙路時(shí)延光纖結(jié)構(gòu)，形成雙路低相干連續(xù)光輸出的方法是：

寬帶自發(fā)輻射光源所產(chǎn)生低相干連續(xù)光進(jìn)入第一光纖耦合器后分為兩路，一路經(jīng)時(shí)延光纖后進(jìn)入合束器，另一路直接進(jìn)入合束器，經(jīng)合束器輸出兩路具有時(shí)延的連續(xù)低相干光信號(hào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：分離光信號(hào)經(jīng)雙路時(shí)延光纖結(jié)構(gòu)后形成兩路低相干反射信號(hào)的方法是：

兩路具有時(shí)延的連續(xù)低相干光信號(hào)經(jīng)第二光纖耦合器進(jìn)入光纖光柵傳感器陣列，光纖光柵傳感器陣列各點(diǎn)所形成反射光信號(hào)原路返回經(jīng)第二光纖耦合器后進(jìn)入合束器，經(jīng)合束器后分為兩路，一路經(jīng)時(shí)延光纖后進(jìn)入第一耦合器，另一路直接進(jìn)入第一耦合器，經(jīng)第一耦合器輸出滿足干涉條件的兩路低相干反射信號(hào)并進(jìn)入光電探測(cè)器陣列。