專利名稱：一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，尤其涉及一種長距離分布式光纖
振動傳感系統(tǒng)；此外，本發(fā)明還涉及一種長距離分布式光纖振動傳感方法。
背景技術(shù)：
周界安全防范、邊境防范、地震檢測以及海哺預(yù)警等傳感報警系統(tǒng)在保障人 民生活安定、保護(hù)人們生命財產(chǎn)安全方面發(fā)揮著巨大的作用，而這類系統(tǒng)的本質(zhì) 在于對振動信號的檢測和分析。隨著光器件和光通信的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)越來 越多地應(yīng)用于傳感領(lǐng)域，逐步取代一些傳統(tǒng)的電類傳感器。
由于光纖的本質(zhì)特性對振動、應(yīng)力及聲波等信號敏感，基于光纖的振動傳感 技術(shù)尤其是分布式傳感受到各國科技工作的重視。光纖式振動傳感器是一種采用
光纖作為敏感部件的機(jī)械振動傳感器；其基本構(gòu)成有發(fā)送檢測部分、信號傳輸部 分和接收處理部分。發(fā)送檢測部分是直接利用光纖將檢測獲得的參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于 傳輸?shù)墓庑盘?，信號傳輸部分是通過光纖進(jìn)行信號傳輸，接收處理部分是對來自 光纖的信號進(jìn)行檢測、整形、處理等。
近年來，出現(xiàn)了多種基于不同原理的分布式光纖振動傳感技術(shù)，例如中國 專利CN2Q061Q019376，公開了 一種基于雙環(huán)馬赫-澤德干涉的分布式光纖振動傳 感方法及裝置。該方法是激光器(l)發(fā)出直流單色光波,通過光纖耦合器分別沿 正向和反向耦合進(jìn)入兩根傳感光纖(7、 8)，形成正、反向環(huán)路馬赫-澤德干涉光信 號；當(dāng)在光纖沿線受到外界振動信號擾動時，將引起光纖中傳輸?shù)墓獠ㄏ辔蛔兓?形成基于雙環(huán)馬赫-澤德干涉的光信號相位調(diào)制傳感信號，分別通過光纖耦合器 及光環(huán)行器送至光電探測器，檢測干涉光信號的光強(qiáng)變化，從而實現(xiàn)分布式光纖 振動傳感。
然而，這種基于雙M-Z干涉儀的分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，由于其固有屬性， 具有定位精度低，解調(diào)算法復(fù)雜等問題，不能滿足日益增長的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)， 以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
另外，本發(fā)明同時提供一種長距離分布式光纖振動傳感方法。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其包括用于感應(yīng)外界振動事件的感應(yīng) 系統(tǒng)、和對振動信號進(jìn)行檢測控制的4全控系統(tǒng)，所述感應(yīng)系統(tǒng)與碎企控系統(tǒng)連接； 所述感應(yīng)系統(tǒng)包4舌 -光源；
-脈沖調(diào)制器，與所述光源連接，將所述光源發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成脈沖光； -光纖環(huán)形器，與所述脈沖調(diào)制器連接，將脈沖調(diào)制器調(diào)制成的脈沖光注入 傳感光纜；
-第一光纖放大器，與所述光纖環(huán)形器連接，將光纖環(huán)形器輸出的傳感光纜 中的背向瑞利散射光信號放大；
-第一光纖濾波器，與所述第一光纖放大器連接，將第一光纖放大器輸出光 進(jìn)4亍濾波；
-光開關(guān)，與所述第一光纖濾波器連接，將光纖濾波器輸出的光在時域上分 為若干個不同的輸出信道； 所述4企控系統(tǒng)包括
-若干光電轉(zhuǎn)換器，分別接收所述多個輸出信道的輸出光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；
-系統(tǒng)控制單元，用以采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn) 行分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷是否需要報警。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)控制單元包括控制器、采集器、信號 處理器、計算機(jī)；所述控制器發(fā)出控制信號給采集器，采集器對光電轉(zhuǎn)換器的輸 出信號進(jìn)行信號采集；同時，控制器發(fā)出控制信號驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器工作，數(shù)據(jù)處 理器將采集器采集的信號進(jìn)行預(yù)處理，將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對數(shù)據(jù)處 理器的輸出信號進(jìn)行分析，并通過分析結(jié)果選擇是否報警。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述光源包括相連接的激光驅(qū)動器及激光器；該激光驅(qū)動器連接控制器，接收控制器發(fā)出的控制信號，由此驅(qū)動激光器發(fā)出激 光。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述激光器為超窄線寬光纖激光器。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述激光器還連有第二光纖放大器、和第二濾 波器，用以放大其功率。
作為本發(fā)明的 一種優(yōu)選方案，所述光纖環(huán)形器輸出傳感光纜背向瑞利散射 光，經(jīng)第一光纖放大器、和第一濾波器后，進(jìn)入光開關(guān)器。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)控制單元包括控制器、采集器、信號
處理器、計算機(jī)；所述控制器發(fā)出控制信號給采集器，采集器對光電轉(zhuǎn)換器的輸 出信號進(jìn)行信號采集；控制器發(fā)出控制信號驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器工作，數(shù)據(jù)處理器將 采集器采集的信號進(jìn)行預(yù)處理，將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對數(shù)據(jù)處理器的 輸出信號進(jìn)行分析，并通過分析結(jié)果選擇是否報警；所述光源包括相連接的激光 驅(qū)動器及激光器；所述激光器還連有第二光纖放大器、和第二濾波器，用以放大 其功率；所述光纖環(huán)形器輸出傳感光纜背向瑞利散射光，經(jīng)第一光纖放大器、和 第一濾波器后，進(jìn)入光開關(guān)器；所述光開關(guān)將光纖濾波器輸出的光在時域上分為
N個不同的輸出信道，分別為第一輸出信道、第二輸出信道........第N輸出信
道；所述系統(tǒng)包括N個光電轉(zhuǎn)換器，分別對應(yīng)接收所述第一輸出信道、第二輸出 信道........第N輸出信道的輸出光，并分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
上述長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的振動傳感方法，其特征在于，該方法 包括如下步驟
脈沖調(diào)制器將所述光源發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成脈沖光；
光纖環(huán)形器將脈沖調(diào)制器調(diào)制成的脈沖光注入傳感光纜； 光纖放大器將光纖環(huán)形器輸出的傳感光纜中的背向瑞利散射光信號放大； 光纖濾波器將光纖放大器輸出光進(jìn)行濾波；
光開關(guān)將光纖濾波器輸出的光在時域上分為若干個不同的輸出信道； 若干光電轉(zhuǎn)換器分別接收所述多個輸出信道的輸出光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 系統(tǒng)控制單元采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn)行分析， 根據(jù)分析結(jié)果判斷是否需要報警。上述長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的振動傳感方法，包括如下步驟 計算機(jī)驅(qū)動控制器發(fā)出控制信號，激光驅(qū)動器接到控制器發(fā)出的指令后驅(qū)動 激光器開始工作；激光驅(qū)動器驅(qū)動激光器發(fā)出激光，激光經(jīng)第二光纖放大器放大 和第二光纖濾波器濾波后，經(jīng)環(huán)形器注入傳感光纜；激光在傳感光纜中發(fā)生瑞利 散射現(xiàn)象，背向瑞利散射光經(jīng)環(huán)形器后到達(dá)第一光纖放大器，第一光纖放大器輸 出的光經(jīng)第一濾波器后，輸入光開關(guān)中；
光開關(guān)選擇將背向瑞利散射光注入不同的通道第一輸出信道、第二輸出信
道........第N輸出信道，各通道的輸出光分別被第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)
換器........第N光電轉(zhuǎn)換器接收；同時，采集器收到控制器的驅(qū)動信號后，
開始對第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)換器........第N光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號
進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；同時，信號處理器接收到控制器的驅(qū)動信號后，對采集器的輸出 信號進(jìn)行預(yù)處理，并將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對信號處理器輸入的信號進(jìn) 行分析，并選擇是否報警。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)及方 法，采用光開關(guān)技術(shù)，對反射回來的背向瑞利散射光作分時處理，系統(tǒng)的動態(tài)范 圍大，可傳感的距離可高達(dá)幾十甚至幾百公里；采用相位檢測技術(shù)和光時域反射 技術(shù)(0TDR)，可極大提高系統(tǒng)的探測靈敏度和可定位精度。


圖1為本發(fā)明長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1為激光器線寬A/ < 〈1/r且激光器中心頻率漂移〈<1"時，前后兩 個脈沖的背向瑞利散射光信號示意圖。
圖2-2為前后背向瑞利散射光信號之差。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)"i兌明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
9實施例一
請參閱圖l,本發(fā)明揭示了一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其包括用 于感應(yīng)外界振動事件的感應(yīng)系統(tǒng)、和對振動信號進(jìn)行檢測控制的檢控系統(tǒng)，所述 感應(yīng)系統(tǒng)與檢控系統(tǒng)連接。感應(yīng)系統(tǒng)
所述感應(yīng)系統(tǒng)包括光源、脈沖調(diào)制器、光纖環(huán)形器、第一光纖放大器、第一 光纖濾波器光開關(guān)。優(yōu)選地，所述激光器為超窄線寬光纖激光器。
此外，所述激光器還可以連有第二光纖放大器、和第二濾波器，用以放大其 功率。
所述光源包括相連接的激光驅(qū)動器及激光器；該激光驅(qū)動器連接控制器，接 收控制器發(fā)出的控制信號，由此驅(qū)動激光器發(fā)出激光。
脈沖調(diào)制器與所述光源連接，將所述光源發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成脈沖光。 光纖環(huán)形器與所述脈沖調(diào)制器連接，將脈沖調(diào)制器調(diào)制成的脈沖光注入傳感
光纜。所述光纖環(huán)形器輸出傳感光纜背向瑞利散射光，經(jīng)第一光纖放大器、和第 一濾波器后，進(jìn)入光開關(guān)器。
第一光纖放大器與所述光纖環(huán)形器連接，將光纖環(huán)形器輸出的傳感光纜中的 背向瑞利散射光信號放大。
第一光纖濾波器與所述第一光纖放大器連接，將第一光纖放大器輸出光進(jìn)行 濾波。
光開關(guān)與所述第 一光纖濾波器連接，將光纖濾波器輸出的光在時域上分為若 干個不同的輸出信道。檢控系統(tǒng)
所述^^控系統(tǒng)包括若干光電轉(zhuǎn)換器、系統(tǒng)控制單元。 各光電轉(zhuǎn)換器分別接收所述多個輸出信道的輸出光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。 如，所述光開關(guān)將光纖濾波器輸出的光在時域上分為N個不同的輸出信道，
分別為第一輸出信道、第二輸出信道........第N輸出信道。所述系統(tǒng)包括N
個光電轉(zhuǎn)換器，分別對應(yīng)接收所述第一輸出信道、第二輸出信道........第N
輸出信道的輸出光，并分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)控制單元用以采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn)行分 析，根據(jù)分析結(jié)杲判斷是否需要報警。
所述系統(tǒng)控制單元包括控制器、采集器、信號處理器、計算機(jī)；所述控制器
發(fā)出控制信號給采集器，采集器對光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號進(jìn)行信號采集；同時， 控制器發(fā)出控制信號驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器工作，數(shù)據(jù)處理器將采集器采集的信號進(jìn)行 預(yù)處理，將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對數(shù)據(jù)處理器的輸出信號進(jìn)行分析，并 通過分析結(jié)果選擇是否報警。
以上介紹了本發(fā)明傳感系統(tǒng)的組成，以下介紹本發(fā)明的傳感方法。上述長距 離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的振動傳感方法，該方法包括如下步驟 脈沖調(diào)制器將所述光源發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成脈沖光； 光纖環(huán)形器將脈沖調(diào)制器調(diào)制成的脈沖光注入傳感光纜； 光纖放大器將光纖環(huán)形器輸出的傳感光纜中的背向瑞利散射光信號放大； 光纖濾波器將光纖放大器輸出光進(jìn)行濾波；
光開關(guān)將光纖濾波器輸出的光在時域上分為若干個不同的輸出信道； 若干光電轉(zhuǎn)換器分別接收所述多個輸出信道的輸出光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 系統(tǒng)控制單元采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn)行分析， 根據(jù)分析結(jié)果判斷是否需要報警。
具體地，上述長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的振動傳感方法，包括如下步
驟
計算機(jī)驅(qū)動控制器發(fā)出控制信號，激光驅(qū)動器接到控制器發(fā)出的指令后驅(qū)動 激光器開始工作；
激光驅(qū)動器驅(qū)動激光器發(fā)出激光，激光經(jīng)第二光纖放大器放大和第二光纖濾 波器濾波后，經(jīng)環(huán)形器注入傳感光纜；
激光在傳感光纜中發(fā)生瑞利散射現(xiàn)象，背向瑞利散射光經(jīng)環(huán)形器后到達(dá)第一 光纖放大器，第一光纖放大器輸出的光經(jīng)第一濾波器后，輸入光開關(guān)中；
光開關(guān)選擇將背向瑞利散射光注入不同的通道第一輸出信道、第二輸出信 道........第N輸出信道，各通道的輸出光分別被第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)換器........第N光電轉(zhuǎn)換器接收；
采集器收到控制器的驅(qū)動信號后，開始對第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)換
器........第N光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
同時，信號處理器接收到控制器的驅(qū)動信號后，對采集器的輸出信號進(jìn)行預(yù) 處理，并將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對信號處理器輸入的信號進(jìn)行分析，并 選擇是否報警。
綜上所述，本發(fā)明提出的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)及方法，采用光開 關(guān)技術(shù)，對反射回來的背向瑞利散射光作分時處理，系統(tǒng)的動態(tài)范圍大，可傳感 的距離可高達(dá)幾十甚至幾百公里；采用相位4全測技術(shù)和光時域反射技術(shù)(0TDR), 可極大提高系統(tǒng)的探測靈敏度和可定位精度。
實施例二
一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)傳感方法，系統(tǒng)開始工作時，計算機(jī)驅(qū) 動控制器發(fā)出控制信號，激光驅(qū)動器收到控制信號后驅(qū)動激光器開始工作，發(fā)出 激光；同時，控制器驅(qū)動脈沖調(diào)制器工作，將激光器發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成一定周 期的脈沖光；脈沖光經(jīng)光纖環(huán)形器后注入傳感光纜；激光在傳感光纜中會發(fā)生瑞 利散射現(xiàn)象，背向瑞利散射光經(jīng)光纖環(huán)形器后被光纖放大器放大，經(jīng)濾波器濾波 后，輸入光開關(guān)；同時，控制器發(fā)出控制信號給關(guān)開關(guān)，驅(qū)動光開關(guān)在不同的時
刻選擇不同的輸出通道；第一、第二.......第N輸出通道的輸出光分別被第一、
第二.......第N光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；同時，控制器發(fā)出控制信號給采集
器，采集器對光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號進(jìn)行信號采集；同時，控制器發(fā)出控制信號 驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器工作，數(shù)據(jù)處理器將采集器采集的信號進(jìn)行預(yù)處理，將處理結(jié)果 送入計算機(jī)；計算機(jī)對數(shù)據(jù)處理器的輸出信號進(jìn)行分析，并通過分析結(jié)果選擇是
否報警。
本發(fā)明的原理如下
請參閱圖l,激光器為超窄線寬光纖激光器，其發(fā)出的光，經(jīng)脈沖調(diào)制器調(diào) 制后，變成具有一定周期和脈沖寬度的脈沖光；脈沖光纖環(huán)形器后注入傳感光纜，在傳感光纜中產(chǎn)生的背向散射光，經(jīng)光纖環(huán)形器后，被光纖放大器放大和濾波器 的探測通道，被各自的光電探測器接收，轉(zhuǎn)換為電信號；光電探測器輸出的電信
號，經(jīng)信號采集器采集后，輸入數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果輸入計算機(jī)； 計算機(jī)對數(shù)據(jù)處理器輸出的信號進(jìn)行分析，并選擇是否報警。
系統(tǒng)采用的是超窄線寬激光器，激光器線寬為A/,激光器輸出激光被脈沖 調(diào)制后脈沖寬度為r,脈沖周期為T，且T大于脈沖光在傳感光纜中一個傳輸一
個來回所需的時間。當(dāng)< <1"且激光器中心頻率漂移< <1"時，光纜中一 個脈沖寬度內(nèi)的背向瑞利"a射光，同時到達(dá)探測器探測面，會發(fā)生干涉現(xiàn)象。當(dāng) 外界有振動信號施加于傳感光纜上時，會引起光纜長度及折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致 光纜中傳輸?shù)墓庀辔话l(fā)生變化，經(jīng)探測器光電轉(zhuǎn)化后，光強(qiáng)會發(fā)生變化。將前后 兩個脈沖的背向瑞利散射光相減，將獲得有用的外界振動信息，并據(jù)此選擇是否 報警。
圖2-1為激光器線寬A/ < 〈1/r且激光器中心頻率漂移〈<1"時，前后兩 個脈沖的背向瑞利散射光信號示意圖；圖2-2為前后背向瑞利散射光信號之差。
設(shè)傳感光纜的長度為L(Km)，在當(dāng)前的工藝水平下，傳感光纜的損耗在 1550腿時一般為0. 5dB/Km,則光電轉(zhuǎn)換器端接收到的背向瑞利散射光最大值與 最小值之差為2x0. 5dB/KmxL。在通常分布式光纖振動傳感系統(tǒng)種，傳感光纜 的長度一般在幾十公里至上百公里。若傳感光纜長度為50Km,則光電轉(zhuǎn)換器端 光功率的動態(tài)范圍高達(dá)50dB,這給后端電路信號處理帶來了困難。
采用本發(fā)明獨(dú)特的光開關(guān)分路處理技術(shù)，對于50Km的傳感光纜，若光開關(guān) 均分五路處理，則每路光電轉(zhuǎn)換器輸出信號的動態(tài)范圍都為10dB,信號處理較容 易。
這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實 施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚 的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)
13構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和 精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1、一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于，其包括用于感應(yīng)外界振動事件的感應(yīng)系統(tǒng)、和對振動信號進(jìn)行檢測控制的檢控系統(tǒng)，所述感應(yīng)系統(tǒng)與檢控系統(tǒng)連接；所述感應(yīng)系統(tǒng)包括-光源；-脈沖調(diào)制器，與所述光源連接，將所述光源發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成脈沖光；-光纖環(huán)形器，與所述脈沖調(diào)制器連接，將脈沖調(diào)制器調(diào)制成的脈沖光注入傳感光纜；-第一光纖放大器，與所述光纖環(huán)形器連接，將光纖環(huán)形器輸出的傳感光纜中的背向瑞利散射光信號放大；-第一光纖濾波器，與所述第一光纖放大器連接，將第一光纖放大器輸出光進(jìn)行濾波；-光開關(guān)，與所述第一光纖濾波器連接，將光纖濾波器輸出的光在時域上分為若干個不同的輸出信道；所述檢控系統(tǒng)包括-若干光電轉(zhuǎn)換器，分別接收所述多個輸出信道的輸出光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；-系統(tǒng)控制單元，用以采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷是否需要報警。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)控制單元包括控制器、采集器、信號處理器、計算機(jī)； 所述控制器發(fā)出控制信號給采集器，采集器對光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號進(jìn) 行信號采集；同時，控制器發(fā)出控制信號驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器工作，數(shù)據(jù)處理器將采集器 采集的信號進(jìn)行預(yù)處理，將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對數(shù)據(jù)處理器的輸出信號進(jìn)行分析，并通過分析結(jié)果選擇是否報
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于所述光源包括相連接的激光驅(qū)動器及激光器；該激光驅(qū)動器連接控制器，接收控制器發(fā)出的控制信號，由此驅(qū)動激光 器發(fā)出激光。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于所述激光器為超窄線寬光纖激光器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于所述激光器還連有第二光纖放大器、和第二濾波器，用以放大其功率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于所述光纖環(huán)形器輸出傳感光纜背向瑞利散射光，經(jīng)第一光纖放大器、和 第一濾波器后，進(jìn)入光開關(guān)器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)控制單元包括控制器、采集器、信號處理器、計算機(jī)； 所述控制器發(fā)出控制信號給采集器，采集器對光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號進(jìn) 行信號采集；控制器發(fā)出控制信號驅(qū)動數(shù)據(jù)處理器工作，#:據(jù)處理器將采集器采集的 信號進(jìn)行預(yù)處理，將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對數(shù)據(jù)處理器的輸出信號進(jìn)行分析，并通過分析結(jié)果選擇是否報所述光源包括相連接的激光驅(qū)動器及激光器；所述激光器還連有第二光纖放大器、和第二濾波器，用以放大其功率； 所述光纖環(huán)形器輸出傳感光纜背向瑞利散射光，經(jīng)第一光纖放大器、和 第一濾波器后，進(jìn)入光開關(guān)器；所述光開關(guān)將光纖濾波器輸出的光在肘域上分為N個不同的輸出信道， 分別為第一輸出信道、第二輸出信道........第N輸出信道；所述系統(tǒng)包括N個光電轉(zhuǎn)換器，分別對應(yīng)接收所述第一輸出信道、第二 輸出信道........第N輸出信道的輸出光，并分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
8、 權(quán)利要求1所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的振動傳感方法，其特征在于，該方法包括如下步驟脈沖調(diào)制器將所述光源發(fā)出的連續(xù)光調(diào)制成脈沖光； 光纖環(huán)形器將脈沖調(diào)制器調(diào)制成的脈沖光注入傳感光纜；光纖放大器將光纖環(huán)形器輸出的傳感光纜中的背向瑞利散射光信號放大；光纖濾波器將光纖放大器輸出光進(jìn)行濾波;光開關(guān)將光纖濾波器輸出的光在時域上分為若干個不同的輸出信道； 若干光電轉(zhuǎn)換器分別接收所述多個輸出信道的輸出光，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 系統(tǒng)控制單元采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn)行分 析，根據(jù)分析結(jié)果判斷是否需要報警。
9、 權(quán)利要求8所述的長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的振動傳感方法，其特征 在于計算機(jī)驅(qū)動控制器發(fā)出控制信號，激光驅(qū)動器接到控制器發(fā)出的指令后 驅(qū)動激光器開始工作；激光驅(qū)動器驅(qū)動激光器發(fā)出激光，激光經(jīng)第二光纖放 大器放大和第二光纖濾波器濾波后，經(jīng)環(huán)形器注入傳感光纜；激光在傳感光 纜中發(fā)生瑞利散射現(xiàn)象，背向瑞利散射光經(jīng)環(huán)形器后到達(dá)第一光纖放大器， 第一光纖;汰大器輸出的光經(jīng)第一濾波器后，輸入光開關(guān)中；光開關(guān)選擇將背向瑞利散射光注入不同的通道第一輸出信道、第二輸出信道........第N輸出信道，各通道的輸出光分別被第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)換器........第N光電轉(zhuǎn)換器接收；同時，采集器收到控制器的驅(qū)動信號后，開始對第一光電轉(zhuǎn)換器、第二光電轉(zhuǎn)換器........第N光電轉(zhuǎn)換器的輸出信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；同時，信號處理器接收到控制器的驅(qū)動信號后，對采集器的輸出信號進(jìn)行預(yù)處理，并將處理結(jié)果送入計算機(jī)；計算機(jī)對信號處理器輸入的信號進(jìn)行分析，并選擇是否報警。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種長距離分布式光纖振動傳感系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)其包括用于感應(yīng)外界振動事件的感應(yīng)系統(tǒng)、和對振動信號進(jìn)行檢測控制的檢控系統(tǒng)，所述感應(yīng)系統(tǒng)與檢控系統(tǒng)連接。所述感應(yīng)系統(tǒng)包括光源、脈沖調(diào)制器、光纖環(huán)形器、第一光纖放大器、第一光纖濾波器光開關(guān)。所述檢控系統(tǒng)包括若干光電轉(zhuǎn)換器、系統(tǒng)控制單元；系統(tǒng)控制單元采集所述各光電轉(zhuǎn)換器的輸出光，并對采集的信號進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷是否需要報警。本發(fā)明采用光開關(guān)技術(shù)，對反射回來的背向瑞利散射光作分時處理，系統(tǒng)的動態(tài)范圍大，可傳感的距離可高達(dá)幾十甚至幾百公里；采用相位檢測技術(shù)和光時域反射技術(shù)，可極大提高系統(tǒng)的探測靈敏度和可定位精度。
文檔編號G01H9/00GK101603856SQ20091005496
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者仝芳軒, 亮 劉, 周正仙, 剛 席, 魏 皋, 齊龍舟 申請人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司