[發(fā)明專利]光纖空間定位系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011333050.3
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112484837B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王子南;邱子杰;劉純野;饒云江
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01S5/18
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛

1.光纖空間定位系統(tǒng)，其特征在于，包括分布式光纖傳感系統(tǒng)模塊、振動聲源模塊陣列、待測傳感光纖及解算定位模塊；

所述振動聲源模塊陣列，用于在待測傳感光纖上產(chǎn)生位置信息和不同頻率的振動信號，并開始時鐘同步并計時；

所述分布式光纖傳感系統(tǒng)模塊，用于實時解調(diào)待測傳感光纖上的振動信號，并將解調(diào)出的振動信號的頻率和振動聲源模塊陣列的位置信息對應(yīng)，得到對應(yīng)光纖長度的振動聲源模塊陣列的位置信息和時間信息；

所述解算定位模塊，用于根據(jù)所述位置信息和時間信息，解算出待測傳感光纖對應(yīng)光纖長度的三維坐標。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式光纖傳感系統(tǒng)模塊包括激光器模塊、耦合器、光信號調(diào)制器、信號采集模塊和光環(huán)形器；

所述激光器模塊，用于產(chǎn)生光信號至耦合器；

所述耦合器為光耦合器，所述耦合器用于分別將光信號輸入至光信號調(diào)制模塊和信號采集模塊；

所述光信號調(diào)制模塊，用于將光信號調(diào)制為單脈沖光信號，并輸入至光環(huán)形器；

所述光環(huán)形器，用于根據(jù)所述單脈沖光信號產(chǎn)生啁啾脈沖光信號并將其輸入待測傳感光纖，并接收所述待測傳感光纖返回的反射光信號，并將所述反射光信號輸入信號采集模塊；

所述信號采集模塊，用于根據(jù)所述反射光信號和耦合器輸入的光信號產(chǎn)生拍頻信號，并將所述拍頻信號進行解調(diào)和輸出，得到所述反射光信號的擾動信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述光環(huán)形器為透射式光環(huán)形器或反射式光環(huán)形器。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光纖空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述光環(huán)形器為多端口非互易光學(xué)器件，包括N個端口，其中N大于等于三，當端口數(shù)量為三個時：

所述光環(huán)形器，用于通過端口一接收所述單脈沖光信號，并根據(jù)所述單脈沖光信號產(chǎn)生啁啾脈沖光信號并將其通過端口二輸入待測傳待測傳感光纖，并接收所述待測傳感光纖返回的反射光信號，并通過端口三將所述反射光信號輸入信號采集模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述振動聲源模塊陣列包括定位裝置和振動產(chǎn)生設(shè)備；

所述定位裝置用于產(chǎn)生位置信息；

所述振動產(chǎn)生設(shè)備，用于產(chǎn)生不同頻率的振動信號，所述振動信號為聲波信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖空間定位系統(tǒng)，其特征在于，所述待測傳感光纖為單模光纖。

7.光纖空間定位系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、分布式光纖傳感系統(tǒng)模塊實時解調(diào)待測傳感光纖上的振動信號；

步驟2、振動聲源模塊陣列在待測傳感光纖上產(chǎn)生不同頻率的振動信號，并開始計時；

步驟3、分布式光纖傳感系統(tǒng)模塊解調(diào)出擾動信號，記錄對應(yīng)光纖長度距離和擾動頻率信息并根據(jù)時鐘同步得到一組時長與光纖長度距離和擾動頻率信息對應(yīng)；

步驟4、得到與待測傳感光纖長度匹配的振動聲源模塊的位置信息與相應(yīng)時間信息，其中，一個擾動信號的頻率信息對應(yīng)一個振動聲源模塊的位置信息；

步驟5、將所述位置信息與時間信息輸入解算定位模塊，解算出待測傳感光纖上對應(yīng)光纖長度上的三維坐標。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖空間定位系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，還包括步驟6：將待測傳感光纖的長度與它的實際三維坐標的匹配信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。