[發明專利]分布式光纖聲波傳感裝置、探測信號處理裝置及傳感系統

在審

• 申請號: 202211714904.1
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115790813A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 徐龍海;謝峰;叢洪亮;李貴東
• 申請（專利權）人: 無錫聯河光子技術有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 無錫市觀知成專利商標代理事務所(特殊普通合伙) 32591
• 代理人: 陳麗麗

1.一種分布式光纖聲波傳感裝置，其特征在于，包括：

光源，用于發射光；

第一級耦合器模塊，與所述光源連接，用于將所述光進行分光后獲得四路光；

第二級耦合器模塊，與所述第一級耦合器模塊連接，用于將四路光中的每一路光分光成兩路光；

調制放大模塊，與所述第二級耦合器模塊連接，用于將第二級耦合器模塊分光后的四路光分別進行調制放大；

環形器模塊，用于將調制放大后的四路光進行耦合以獲得四路耦合光，以及用于接收四芯光纜的探測信號；

繞線器模塊，用于連接四芯光纜，且分別纏繞所述四芯光纜中四種不同長度的光纖，并將四路耦合光分別輸送至四芯光纜中；

第三級耦合器模塊，分別與所述環形器模塊和所述第二級耦合器模塊連接，用于將第二級耦合器模塊分光后的另外四路光和四芯光纜的探測信號進行耦合，獲得四路探測耦合信號；

探測模塊，與所述第三級耦合器模塊連接，用于對所述四路探測耦合信號分別進行光電轉換處理，獲得四路探測電信號。

2.根據權利要求1所述的分布式光纖聲波傳感裝置，其特征在于，所述四芯光纜包括四根光纖，所述繞線器模塊包括四個繞線器，每個所述繞線器均與所述四芯光纜連接，且每個所述繞線器上均纏繞不同長度的光纖。

3.根據權利要求2所述的分布式光纖聲波傳感裝置，其特征在于，四個繞線器上纏繞的光纖長度分別為1米、2米、3米和4米。

4.根據權利要求1所述的分布式光纖聲波傳感裝置，其特征在于，所述第一級耦合器模塊包括一個1分4耦合器，所述第二級耦合器模塊包括4個1分2耦合器，所述第三級耦合器模塊包括4個2分2耦合器，

所述1分4耦合器能夠將所述光源發射的光分成四路光；

每個所述1分2耦合器均能夠將四路光中的一路光分成兩路光；

每個所述2分2耦合器均能夠將所述1分2耦合器后的一路光與一路探測信號進行耦合后分成一路探測耦合信號。

5.根據權利要求4所述的分布式光纖聲波傳感裝置，其特征在于，所述調制放大模塊包括四個聲光調制器和四個脈沖放大器，每個所述聲光調制器的輸入端均連接一個1分2耦合器，每個聲光調制器的輸出端均連接一個脈沖放大器，

每個所述聲光調制器均能夠對所述1分2耦合器的一路光進行調制以獲得調制信號；

每個所述脈沖放大器均能夠對所述調制信號進行放大。

6.根據權利要求4所述的分布式光纖聲波傳感裝置，其特征在于，所述探測模塊包括四個探測器，每個探測器均連接一個2分2耦合器的輸出端，每個探測器均用于對所述2分2耦合器輸出的光信號進行探測，并獲得探測電信號。

7.一種高分辨率探測信號處理裝置，其特征在于，用于對權利要求1至6中任意一項所述的分布式光纖聲波傳感裝置所獲得的探測電信號進行處理，以獲得空間分辨率的計算結果。

8.根據權利要求7所述的高分辨率探測信號處理裝置，其特征在于，所述高分辨率探測信號處理裝置包括：

相位解調模塊，用于對所述探測電信號進行相位解調以獲得解調信號；

空間分辨率計算模塊，用于根據所述解調信號計算空間分辨率。

9.根據權利要求8所述的高分辨率探測信號處理裝置，其特征在于，所述空間分辨率計算模塊包括：

相位信號差分值計算單元，用于根據所述解調信號計算待測光纖上任意兩點間的相位信號差分值；

空間分辨率計算單元，用于根據所述相位信號差分值和光纖傳輸速度計算空間分辨率。

10.一種分布式光纖聲波傳感系統，其特征在于，包括：脈沖信號發生器、數據采集卡、服務器和權利要求1至6中任意一項所述的分布式光纖聲波傳感裝置，所述服務器包括權利要求7至9中任意一項所述的高分辨率探測信號處理裝置，所述高分辨率探測信號處理裝置與所述分布式光纖聲波傳感裝置通過所述數據采集卡通信連接，所述脈沖信號發生器與所述數據采集卡通信連接，

所述脈沖信號發生器用于向所述數據采集卡提供觸發信號；

所述分布式光纖聲波傳感裝置用于根據光源發出的光對四芯光纜中的信號進行探測并獲得探測電信號；

所述數據采集卡能夠將模擬探測電信號轉換為數字探測電信號；

所述高分辨率探測信號處理裝置能夠根據所述數據探測電信號進行計算處理獲得高空間分辨率的計算結果。