[發明專利]一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 202111369189.8
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114076737A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 馬鳳翔;陳珂;邱欣杰;李辰溪;趙新瑜;趙躍;柯艷國;朱峰;杭忱;袁小芳
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;大連理工大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，包括多組不同波段的激發光源裝置、一組探測光源裝置、光纖陣列(15)以及多組光纖光聲傳感探頭，所述激光光源裝置發射激光光源，所述探測光源裝置發射光聲激發光源，每組光纖光聲傳感探頭置于不同的監測區域，每組光纖光聲傳感探頭的一端通過光纖陣列(15)分別與各激發光源裝置連接，每組光纖光聲傳感探頭的另一端通過光纖陣列(15)分別與探測光源裝置連接；所述多組不同波段的激發光源裝置中的一組包括激光光源(5)和準直透鏡(17)，所述激光光源(5)發射特定波長的激光光束，經過準直透鏡(17)將光束匯聚并分束耦合到光纖陣列(15)的各輸入端中，光纖陣列(15)的各輸出端分別一一對應的與各組光纖光聲傳感探頭的一端連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，所述多組不同波段的激發光源裝置中的另一組包括激光驅動電路(16)、第一半導體激光器(1)、摻鉺光纖放大器(4)及第一光開關(6)，所述激光驅動電路(16)驅動第一半導體激光器(1)使其發出特定波長的激光進入摻鉺光纖放大器(4)，摻鉺光纖放大器(4)對光功率進行放大，放大后的激光進入第一光開關(6)，第一光開關(6)的各輸出通道分別一一對應的與光纖陣列(15)的輸入端口連接，光纖陣列(15)的各輸出端分別一一對應的與各組光纖光聲傳感探頭的一端連接。

3.根據權利要求2所述的一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，所述多組不同波段的激發光源裝置中的另一組還包括第二半導體激光器(2)和第二光開關(3)，所述激光驅動電路(16)驅動第一半導體激光器(1)和第二半導體激光器(2)使其發出特定波長的激光，經光纖分別傳輸到第二光開關(3)，第二光開關(3)控制兩個光路的打開和截止，使其中一束激光進入摻鉺光纖放大器(4)。

4.根據權利要求1所述的一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，所述探測光源裝置包括光纖寬譜光源(7)、光纖環形器(8)、第三光開關(9)、光譜儀(10)及工控機(11)，所述光纖寬譜光源(7)發射的寬帶光經光纖環形器(8)入射到第三光開關(9)，第三光開關(9)的各輸出通道分別一一對應的與每組光纖光聲傳感探頭的另一端連接，每組光纖光聲傳感探頭內產生的干涉光譜再從光纖陣列(15)返回到第三光開關(9)經光纖環形器(8)輸出到光譜儀(10)，工控機(11)采集光譜儀(10)探測到的光譜并進行信號處理和顯示。

5.根據權利要求4所述的一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，所述光纖寬譜光源(10)是近紅外超輻射發光二極管SLED或者放大自發輻射ASE光源。

6.根據權利要求4所述的一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，所述信號處理和顯示包括：采用高速光譜解調法對光譜進行解調獲得干涉腔的動態腔長，通過測量干涉腔的腔長變化獲取光聲信號的幅度，根據光聲信號的幅度與氣體濃度的比例關系獲得氣體濃度并顯示出來。

7.根據權利要求1所述的一種基于光纖光聲傳感的分布式在線監測系統，其特征在于，所述光纖光聲傳感探頭有3個，分別為第一光纖光聲傳感探頭(12)、第二光纖光聲傳感探頭(13)以及第三光纖光聲傳感探頭(14)，所述光纖陣列(15)的輸出端個數大于等于光纖光聲傳感探頭的個數，第一光纖光聲傳感探頭(12)、第二光纖光聲傳感探頭(13)以及第三光纖光聲傳感探頭(14)分別連接光纖陣列(15)一個輸出端。