[發明專利]一種長距離分布式光纖高頻振動測量的系統和方法

有效

• 申請號: 202210048025.3
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114485903B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 馮謙;唐明;張作才;趙燦;馬天驕;吳昊
• 申請（專利權）人: 武漢地震工程研究院有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01D5/353
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

一種長距離分布式光纖高頻振動測量的系統和方法。其系統包括：包括待測光纖、第一空分復用器、第二空分復用器、激光器、第一耦合器、相位光時域反射儀，馬赫增德爾干涉儀和數據采集處理裝置，待測光纖中包含至少5路空分復用光路，第一空分復用光路的后向散射光由相位光時域反射儀轉換為電信號后計算振動位置，第二空分復用光路和第四空分復用光路組成回路、第三空分復用光路和第五空分復用光路組成回路，兩回路的前向光由馬赫增德爾干涉儀轉換為電信號后計算振動頻率和頻度。本發明將相位光時域反射儀和馬赫增德爾干涉儀技術相結合，能夠同時測量對應振動不同頻率傳感數據的多個物理參量，有效提升了光纖傳感振動測量系統的頻率響應范圍。

【技術領域】

本發明涉及光纖傳感領域，特別是涉及一種長距離分布式光纖高頻振動測量的系統和方法。

【背景技術】

分布式光纖振動傳感技術可以測量光纖任意一點的振動情況，被廣泛應用于長距離線路的振動監測，以實現對管道泄漏、施工破壞、入侵事件、機電設備工作狀態的監測。機械振動信號按頻率可以分為低頻、中頻和高頻信號，高頻振動信號的頻率一般認為是頻率大于1000Hz的信號。在高頻范圍內，主要測量的振幅是加速度，它表征振動部件所受沖擊力的強度。高頻振動傳感主要用于機械的工作狀態監測。

在分布式光纖振動傳感技術中，能夠測量的最大振動頻率取決于系統所發射的脈沖光頻率。然而，受限于線路長度和傳感光在光纖介質中的傳播速度，脈沖頻率不能被設定得過高。因為在距離一定的條件下，過高的脈沖頻率會使得兩個周期的散射信號在采集端發生重疊，以致無法解調出傳感光纖鏈路上不同地域空間的獨立物理參量。例如，100千米的光纖傳感線路，為防止后向散射光的采集端的多個周期后向采集信號重疊，脈沖發送頻率最大只能為1KHz，分布式光纖振動傳感系統對振動的最大頻率響應就只有脈沖發送頻率的一半，即500Hz，可以看到傳統的分布式光纖振動傳感系統只能解調出中低頻的振動。因此，長距離的分布式光纖振動系統所能測量的振動最大頻率響應范圍十分有限，無法測量機械設備運轉過程中產生的異常高頻振動，限制了分布式光纖振動傳感系統的應用領域。

鑒于此，如何克服現有技術所存在的缺陷，解決現有分布式光纖振動傳感系統應用場景受限的現象，是本技術領域待解決的問題。

【發明內容】

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明解決了現有分布式光纖振動系統受限于振動頻率響應范圍，無法對高頻振動進行測量的技術問題。

本發明實施例采用如下技術方案：