[發明專利]一種超長距離分布式光纖振動傳感檢測方法和裝置

在審

• 申請號: 202210138898.3
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114526809A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 陳少義;隋琪;朱坤;李朝暉
• 申請（專利權）人: 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）;中山大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明

1.一種超長距離分布式光纖振動傳感檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：在傳感光纖鏈路中以一定間距設置有N個光中繼器(1)，且相鄰設置的光中繼器(1)的間距以二者之間的傳感光纖鏈路段的衰減系數及下一級光中繼器(1)的放大增益系數確定；

向傳感光纖輸入探測光Ls，探測光Ls在下行光傳輸鏈路中傳輸；當傳感光纖受到振動影響時，因振動產生的背向瑞利散射光Lb經上行方向背向傳輸，所述背向瑞利散射光Lb經過與其最鄰近的光中繼器(1)中的環回鏈路(101)進入上行光傳輸鏈路；

所述背向瑞利散射光Lb經過上行光傳輸鏈路中的光中繼器(1)的放大器進行光功率放大后返回光纖振動傳感檢測系統(2)中，所述光纖振動傳感檢測系統(2)對所述背向瑞利散射光Lb進行解析得到振動位置。

2.根據權利要求1所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測方法，其特征在于，所述傳感光纖鏈路中設置的光中繼器(1)滿足以下條件：相鄰設置的光中繼器(1)之間的傳感光纖鏈路段的衰減系數小于下一級光中繼器(1)的放大增益系數。

3.根據權利要求1所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測方法，其特征在于，所述傳感光纖鏈路中設置的N個光中繼器(1)滿足以下條件：

(N-1)×AB

其中，A表示光中繼器(1)的光增益，B表示傳感光纖鏈路的傳感衰減。

4.一種超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，包括N個光中繼器(1)和光纖振動傳感檢測系統(2)；其中：

所述光中繼器(1)以一定間距設置在待檢測的傳感光纖鏈路中，且相鄰設置的光中繼器(1)的間距以二者之間的傳感光纖鏈路段的衰減系數及下一級光中繼器(1)的放大增益系數確定；

所述光中繼器(1)中設置有環回鏈路(101)和光放大器(102)，所述環回鏈路(101)用于供因外部振動產生的背向瑞利散射光Lb進入上行光傳輸鏈路，所述光放大器(102)用于對通過的探測光Ls或背向瑞利散射光Lb進行光功率放大；

所述光纖振動傳感檢測系統(2)與傳感光纖鏈路的一端連接，用于向傳感光纖鏈路輸入探測光Ls，以及對因外部振動產生并經所述光中繼器(1)返回的背向瑞利散射光Lb進行解析得到振動位置。

5.根據權利要求4所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，所述光纖振動傳感檢測系統(2)包括光源(201)、光分束器(202)、環形器(203)、光合路器(204)和檢測模塊(3)；

其中，所述光源(201)輸出的光信號經過所述光分束器(202)后分為探測光Ls和參考光Lc；所述探測光Ls通過環形器(203)進入傳感光纖鏈路；

因外部振動產生并經所述光中繼器(1)返回的背向瑞利散射光Lb經過所述光合路器(204)后，與所述光分束器(202)輸出的參考光Lc進行外差干涉，然后進入所述檢測模塊(3)中，所述檢測模塊(3)對輸入的信號進行解析并輸出振動位置。

6.根據權利要求5所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，所述光源(201)包括窄線寬光源。

7.根據權利要求6所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，所述光中繼器(1)中設置的環回鏈路(101)包括窄帶通光鏈路。

8.根據權利要求5所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，所述光纖振動傳感檢測系統(2)還包括脈寬光調制器(205)和信號發生器(206)；由所述光分束器(202)輸出的探測光Ls經過所述脈寬光調制器(205)，所述脈寬光調制器(205)通過信號發生器(206)對探測光Ls的脈沖寬度進行調整，再通過環形器(203)進入傳感光纖鏈路。

9.根據權利要求8所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，所述光纖振動傳感檢測系統(2)還包括第一光放大器(207)；經所述脈寬光調制器(205)調制后的探測光Ls經過所述第一光放大器(207)調整輸出功率后，再通過環形器(203)進入傳感光纖鏈路。

10.根據權利要求5所述的超長距離分布式光纖振動傳感檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊(3)包括第二光放大器(301)、光濾波器(302)、光電探測器(303)和信號處理單元(304)，其中，因外部振動產生并經所述光中繼器(1)返回的背向瑞利散射光Lb依次經過所述光合路器(204)、第二光放大器(301)和光濾波器(302)后，與所述光分束器(202)輸出的參考光Lc進行外差干涉，然后依次進入所述光電探測器(303)和信號處理單元(304)中，所述信號處理單元(304)對輸入的信號進行解析后輸出振動位置。