專利名稱：一種環(huán)路型光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感器，尤其是涉及一種環(huán)路型光纖傳感器。
背景技術(shù)：
在光纖傳感領(lǐng)域，采用探測(cè)光纖環(huán)路測(cè)量的光纖傳感器在溫度、應(yīng)力、振動(dòng)等領(lǐng)域 應(yīng)用非常廣泛，如基于光纖布里淵散射放大效應(yīng)原理的光纖布里淵光時(shí)域分析器、基于馬 赫一澤德(M-Z)干涉儀原理的分布式光纖振動(dòng)傳感器等。環(huán)路型光纖傳感器測(cè)量的最大特 點(diǎn)是光源輸出端口與接收端口不同，也就是說在光纖另一端接收光源發(fā)出的信號(hào)，因此，環(huán) 路型光纖傳感器的信號(hào)處理模塊至少具有兩個(gè)端口，可將光纖頭部與尾部分別接入兩個(gè)端 口中，探測(cè)光纖形成環(huán)路。兩端口單環(huán)路型光纖傳感器結(jié)構(gòu)如圖(1)所示，4端口雙環(huán)路型 光纖傳感器結(jié)構(gòu)如圖(2)所示。單端測(cè)量型光纖傳感器中探測(cè)器與光源在同一端，探測(cè)器所接收的信號(hào)是后向散 射光，存在信號(hào)弱小、信噪比低等弱點(diǎn)，如拉曼散射型光纖傳感器、布里淵光時(shí)域反射儀等。 與單端測(cè)量型的方式不同，環(huán)路型光纖傳感器采用了直接測(cè)量光強(qiáng)度的方式，這種直接探 測(cè)的方式極大的改善系統(tǒng)的信噪比、提高測(cè)量精度。但是，由于環(huán)路型光纖傳感器中探測(cè)器 所接收的光信號(hào)是由另一端的光源發(fā)出，當(dāng)傳感光纖發(fā)生斷裂后，光源發(fā)出的光將無法到 達(dá)探測(cè)器，因此，環(huán)路型光纖傳感器不但無法檢測(cè)光纖斷點(diǎn)，而且將無法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在探測(cè)光纖斷裂情況下，可以檢測(cè)到斷點(diǎn) 位置的環(huán)路型光纖傳感器。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種環(huán)路型光纖傳感器，包括信 號(hào)處理模塊和探測(cè)光纖模塊，還包括光纖尋障模塊、第一光開關(guān)模塊、第二光開關(guān)模塊和第 三光開關(guān)模塊，所述的第一光開關(guān)模塊和所述的第三光開關(guān)模塊分別設(shè)有兩個(gè)光信號(hào)輸入 端口和一個(gè)光信號(hào)輸出端口，所述的第二光開關(guān)模塊設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口和兩個(gè)光 信號(hào)輸出端口，所述的信號(hào)處理模塊的第一輸出端口與所述的第一光開關(guān)模塊的一個(gè)光信 號(hào)輸入端口連接，所述的信號(hào)處理模塊的第二輸出端口與所述的第三光開關(guān)模塊的一個(gè)光 信號(hào)輸入端口連接，所述的光纖尋障模塊與所述的第二光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口連 接，所述的第二光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口分別與所述的第一光開關(guān)模塊和所述的 第三光開關(guān)模塊上的空置的光信號(hào)輸入端口連接，所述的第一光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端 口與所述的探測(cè)光纖模塊的輸入端連接，所述的第三光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口與所述 的探測(cè)光纖模塊的輸出端連接。所述的探測(cè)光纖模塊包括第四光開關(guān)模塊、第五光開關(guān)模塊、第一探測(cè)光纖和第 二探測(cè)光纖，所述的第四光開關(guān)模塊和所述的第五光開關(guān)模塊分別設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入 端口和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口，所述的第四光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口與所述的第一光開 關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口連接，所述的第四光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口分別與所述的第一探測(cè)光纖和所述的第二探測(cè)光纖的輸入端連接，所述的第一探測(cè)光纖和所述的第二 探測(cè)光纖的輸出端分別與所述的第五光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口連接，所述的第五 光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口與所述的第三光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口連接。所述探測(cè)光纖模塊也可以為一根光纖。所述的信號(hào)處理模塊是布里淵光時(shí)域分析器或分布式光纖振動(dòng)傳感器。所述的光纖尋障模塊可以是普通的光纖尋障儀或?qū)I(yè)的光時(shí)域反射儀(OTDR)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于融合了光纖尋障功能，當(dāng)探測(cè)光纖斷裂時(shí)，環(huán) 路型光纖傳感器不僅可以檢測(cè)到光纖的故障，而且可以檢測(cè)光纖斷點(diǎn)的具體位置。通過在 信號(hào)處理模塊輸出端增加了三個(gè)光開關(guān)模塊，將光纖尋障模塊接入光纖傳感器中，使改進(jìn) 后的環(huán)路型光纖傳感器具備傳感光纖故障檢測(cè)功能，當(dāng)傳感光纖斷裂時(shí)可準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn) 位置，完善了環(huán)路型光纖傳感器的測(cè)量?jī)?nèi)容，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域；通過三個(gè)光開關(guān)模塊的切 換，可將光纖尋障模塊光探測(cè)信號(hào)分別注入不同部分傳感光纖，故障分別檢測(cè)完畢后將故 障檢測(cè)結(jié)果合并為整條探測(cè)光纖故障檢測(cè)結(jié)果，有效的保證了在遠(yuǎn)距離光纖故障檢測(cè)時(shí)的 精度；通過使用光開關(guān)模塊，環(huán)路型光纖傳感器模塊與光纖尋障模塊相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)在切換 到不同功能時(shí)，另一功能不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，減少了兩模塊中光源開關(guān)次數(shù)，延長(zhǎng)了光纖傳 感器的使用壽命。實(shí)現(xiàn)環(huán)路型光纖傳感功能時(shí)，利用兩個(gè)光開關(guān)模塊將信號(hào)處理模塊的兩個(gè)輸出與 探測(cè)光纖接通，構(gòu)成回路；利用另外一個(gè)光開關(guān)將光纖尋障模塊的輸入與探測(cè)光纖斷開，系 統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)光纖傳感器的功能；使用光纖尋障模塊時(shí)，利用兩個(gè)光開關(guān)模塊將信號(hào)處理模塊輸出與探測(cè)光纖斷 開，利用另外一個(gè)光開關(guān)模塊首先將光纖尋障模塊輸出從一端輸入探測(cè)光纖，一端故障檢 測(cè)完畢后，利用光開關(guān)將光纖尋障模塊輸出切換到從另一端輸入探測(cè)光纖，待另一端故障 檢測(cè)完畢后將兩次故障檢測(cè)結(jié)果合并為整條探測(cè)光纖故障檢測(cè)結(jié)果。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中兩端口單環(huán)路型光纖傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中四端口雙環(huán)路型光纖傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明具有光纖尋障功能的環(huán)路型光纖傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明可同時(shí)測(cè)量多根光纖的具有光纖尋障功能的環(huán)路型光纖傳感器結(jié) 構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下以兩端口單環(huán)路型光纖傳感器為例，結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì) 描述。實(shí)施例一如圖3所示，一種環(huán)路型光纖傳感器，包括信號(hào)處理模塊4、光纖尋障模 塊5、第一光開關(guān)模塊1、第二光開關(guān)模塊2、第三光開關(guān)模塊3和一根探測(cè)光纖6，信號(hào)處理 模塊4是布里淵光時(shí)域分析器，光纖尋障模塊5采用光時(shí)域反射儀，第一光開關(guān)模塊1設(shè)有 兩個(gè)光信號(hào)輸入端口 11、12和一個(gè)光信號(hào)輸出端口 13，第三光開關(guān)模塊3設(shè)有兩個(gè)光信號(hào) 輸入端口 31、32和一個(gè)光信號(hào)輸出端口 33，第二光開關(guān)模塊2設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口21和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口 22、23，信號(hào)處理模塊4的第一輸出端口 41與第一光開關(guān)模塊1 的一個(gè)光信號(hào)輸入端口 11連接，信號(hào)處理模塊4的第二輸出端口 42與第三光開關(guān)模塊3 的一個(gè)光信號(hào)輸入端口 32連接，光纖尋障模塊5與第二光開關(guān)模塊2的光信號(hào)輸入端口 21 連接，第二光開關(guān)模塊2的一個(gè)光信號(hào)輸出端口 22與第一光開關(guān)模塊1上的空置的光信號(hào) 輸入端口 12連接，第二光開關(guān)模塊2的另一個(gè)光信號(hào)輸出端口 23與第三光開關(guān)模塊3上 的空置的光信號(hào)輸入端口 31連接，第一光開關(guān)模塊1的光信號(hào)輸出端口 13與探測(cè)光纖6 的輸入端連接，第三光開關(guān)模塊3的光信號(hào)輸出端口 33與探測(cè)光纖6的輸出端連接。本實(shí)施例中，當(dāng)使用環(huán)路型光纖傳感器功能時(shí)，第一光開關(guān)模塊1設(shè)置為輸入端 口 11到輸出端口 13通路，輸入端口 12到輸出端口 13禁止；第三光開關(guān)模塊3設(shè)置為輸入 端口 32到輸出端口 33通路，輸入端口 31到輸出端口 33禁止。此時(shí)，信號(hào)處理模塊第一輸 出端口 41與第二輸出端口 42間通過第一光開關(guān)模塊1、第三光開關(guān)模塊3和探測(cè)光纖6構(gòu) 成回路，實(shí)現(xiàn)環(huán)路型光纖傳感器功能。當(dāng)使用光纖尋障模塊5時(shí)，第一光開關(guān)模塊1設(shè)置為輸入端口 11到輸出端口 13 禁止，輸入端口 12到輸出端口 13通路；第三光開關(guān)模塊3設(shè)置為輸入端口 32到輸出端口 33禁止，輸入端口 31到輸出端口 33通路。如將第二光開關(guān)模塊2設(shè)置為輸入端口 21到輸 出端口 22通路，輸入端口 21到輸出端口 23禁止；此時(shí)，光纖尋障模塊5輸出的探測(cè)光信號(hào) 從第二光開關(guān)模塊2輸入，經(jīng)第一光開關(guān)模塊1輸入探測(cè)光纖6來檢測(cè)探測(cè)光纖6。如將 第二光開關(guān)模塊2設(shè)置為輸入端口 21到輸出端口 23通路，輸入端口 21到輸出端口 22禁 止；此時(shí)，光纖尋障模塊5輸出的探測(cè)光信號(hào)從第二光開關(guān)模塊2輸入，經(jīng)第三光開關(guān)模塊 3輸入探測(cè)光纖6來檢測(cè)探測(cè)光纖6。得到上述的兩部分故障檢測(cè)結(jié)果后，就能利用公知的 軟件算法合并為整條探測(cè)光纖6的故障檢測(cè)結(jié)果。實(shí)施例二 如圖4所示，一種環(huán)路型光纖傳感器，包括信號(hào)處理模塊4、光纖尋障模 塊5、第一光開關(guān)模塊1、第二光開關(guān)模塊2、第三光開關(guān)模塊3、第四光開關(guān)模塊7、第五光開 關(guān)模塊8、第一探測(cè)光纖61和第二探測(cè)光纖62，信號(hào)處理模塊4是分布式光纖振動(dòng)傳感器， 光纖尋障模塊5采用一般的光纖尋障儀，第一光開關(guān)模塊1設(shè)有兩個(gè)光信號(hào)輸入端口 11、12 和一個(gè)光信號(hào)輸出端口 13，第三光開關(guān)模塊3設(shè)有兩個(gè)光信號(hào)輸入端口 31、32和一個(gè)光信 號(hào)輸出端口 33，第二光開關(guān)模塊2設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口 21和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口 22、23，第四光開關(guān)模塊7設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口 71和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口 72、73，第 五光開關(guān)模塊8設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口 81和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口 82、83，信號(hào)處理模 塊4的第一輸出端口 41與第一光開關(guān)模塊1的一個(gè)光信號(hào)輸入端口 11連接，信號(hào)處理模 塊4的第二輸出端口 42與第三光開關(guān)模塊3的一個(gè)光信號(hào)輸入端口 32連接，光纖尋障模 塊5與第二光開關(guān)模塊2的光信號(hào)輸入端口 21連接，第二光開關(guān)模塊2的一個(gè)光信號(hào)輸出 端口 22與第一光開關(guān)模塊1上的空置的光信號(hào)輸入端口 12連接，第二光開關(guān)模塊2的另 一個(gè)光信號(hào)輸出端口 23與第三光開關(guān)模塊3上的空置的光信號(hào)輸入端口 31連接，第一光 開關(guān)模塊1的光信號(hào)輸出端口 13與第四光開關(guān)模塊7的光信號(hào)輸入端口 71連接，第三光 開關(guān)模塊3的光信號(hào)輸出端口 33與第五光開關(guān)模塊8的光信號(hào)輸入端口 81連接，第四光 開關(guān)模塊7的一個(gè)光信號(hào)輸出端口 72與第一探測(cè)光纖61的輸入端連接，第四光開關(guān)模塊 7的另一個(gè)光信號(hào)輸出端口 73與第二探測(cè)光纖62的輸入端連接，第一探測(cè)光纖61的輸出 端與第五光開關(guān)模塊8的一個(gè)光信號(hào)輸出端口 82連接，第二探測(cè)光纖62的輸出端與第五
5光開關(guān)模塊8的另一個(gè)光信號(hào)輸出端口 83連接。 上述實(shí)施例中，各個(gè)光開光模塊均采用1*2型電控光開關(guān)，通過改變控制腳的電 平可切換光信號(hào)輸出端口與光信號(hào)輸入端口的連接關(guān)系。
權(quán)利要求
一種環(huán)路型光纖傳感器，包括信號(hào)處理模塊和探測(cè)光纖模塊，其特征在于還包括光纖尋障模塊、第一光開關(guān)模塊、第二光開關(guān)模塊和第三光開關(guān)模塊，所述的第一光開關(guān)模塊和所述的第三光開關(guān)模塊分別設(shè)有兩個(gè)光信號(hào)輸入端口和一個(gè)光信號(hào)輸出端口，所述的第二光開關(guān)模塊設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口，所述的信號(hào)處理模塊的第一輸出端口與所述的第一光開關(guān)模塊的一個(gè)光信號(hào)輸入端口連接，所述的信號(hào)處理模塊的第二輸出端口與所述的第三光開關(guān)模塊的一個(gè)光信號(hào)輸入端口連接，所述的光纖尋障模塊與所述的第二光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口連接，所述的第二光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口分別與所述的第一光開關(guān)模塊和所述的第三光開關(guān)模塊上的空置的光信號(hào)輸入端口連接，所述的第一光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口與所述的探測(cè)光纖模塊的輸入端連接，所述的第三光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口與所述的探測(cè)光纖模塊的輸出端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)路型光纖傳感器，其特征在于所述的探測(cè)光纖模塊包括 第四光開關(guān)模塊、第五光開關(guān)模塊、第一探測(cè)光纖和第二探測(cè)光纖，所述的第四光開關(guān)模塊 和所述的第五光開關(guān)模塊分別設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口，所述的 第四光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口與所述的第一光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口連接，所述 的第四光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口分別與所述的第一探測(cè)光纖和所述的第二探測(cè) 光纖的輸入端連接，所述的第一探測(cè)光纖和所述的第二探測(cè)光纖的輸出端分別與所述的第 五光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口連接，所述的第五光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口與所 述的第三光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)路型光纖傳感器，其特征在于所述探測(cè)光纖模塊為一根 光纖。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種環(huán)路型光纖傳感器，其特征在于所述的信號(hào)處理 模塊是布里淵光時(shí)域分析器或分布式光纖振動(dòng)傳感器。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種環(huán)路型光纖傳感器，其特征在于所述的光纖尋障 模塊可以是普通的光纖尋障儀或?qū)I(yè)的光時(shí)域反射儀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)路型光纖傳感器，包括信號(hào)處理模塊、探測(cè)光纖模塊、光纖尋障模塊和三個(gè)光開關(guān)模塊，第一光開關(guān)模塊和第三光開關(guān)模塊分別設(shè)有兩個(gè)光信號(hào)輸入端口和一個(gè)光信號(hào)輸出端口，第二光開關(guān)模塊設(shè)置有一個(gè)光信號(hào)輸入端口和兩個(gè)光信號(hào)輸出端口，信號(hào)處理模塊的兩個(gè)輸出端口分別與第一光開關(guān)模塊和第三光開關(guān)模塊的一個(gè)光信號(hào)輸入端口連接，光纖尋障模塊與第二光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸入端口連接，第二光開關(guān)模塊的兩個(gè)光信號(hào)輸出端口分別與第一光開關(guān)模塊和第三光開關(guān)模塊上空置的光信號(hào)輸入端口連接，第一光開關(guān)模塊和第三光開關(guān)模塊的光信號(hào)輸出端口分別與探測(cè)光纖模塊的輸入端和輸出端連接，在探測(cè)光纖斷裂情況下，可以檢測(cè)到斷點(diǎn)位置。
文檔編號(hào)G01D5/353GK101893456SQ20101022997
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者任尚今, 劉航杰, 張婕, 李浩泉, 謝尚然 申請(qǐng)人:寧波諾馳光電科技發(fā)展有限公司