專利名稱：一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)計(jì)分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的白光干涉技術(shù)。
背景技術(shù)：
分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)(RDVQ是一種基于瑞利散射的分布式光纖振動(dòng)系統(tǒng)。 一方面，當(dāng)窄線寬脈沖光在傳感光纖中進(jìn)行傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瑞利散射信號(hào)，其中背向傳輸?shù)募礊楸诚蛏⑸湫盘?hào)，并且同步傳輸?shù)谋诚蛏⑸湫盘?hào)之間會(huì)發(fā)生干涉；另一方面，散射位置處的振動(dòng)基于彈光效應(yīng)會(huì)直接或者間接地改變散射光的相位，導(dǎo)致干涉信號(hào)發(fā)生改變。通過(guò)對(duì)干涉光信號(hào)的接收和處理就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分布式測(cè)量。傳統(tǒng)RDVS技術(shù)是一種基于光干涉的光纖傳感技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)光源有著非常高的要求，特別是光譜寬度(kHz MHz)、光譜穩(wěn)定性、大功率、窄脈沖等。光譜寬度直接關(guān)系到系統(tǒng)是否可以檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)，而光譜穩(wěn)定性則直接關(guān)系到系統(tǒng)信噪比，大功率窄脈沖是實(shí)現(xiàn)OTDR技術(shù)不可缺少的。為此，光源成了傳統(tǒng)RDVS技術(shù)的一項(xiàng)瓶頸技術(shù)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是技術(shù)上的，一是成本上的。目前，通常采用窄線寬連續(xù)光纖激光器、聲光調(diào)制器及光纖放大器組合的方式，以實(shí)現(xiàn)RDVS光源窄線寬、大功率、窄脈沖的要求。這大大增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度和成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明涉及一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，包括分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)和傳感光纖，其特征在于所述的光纖振動(dòng)傳感主機(jī)內(nèi)設(shè)有光纖耦合器和延遲光纖搭建的白光干涉儀。所述的分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)包括脈沖光源，接收模塊，采集模塊，處理及控制模塊及白光干涉儀。所述的光纖耦合器可以為兩個(gè)2 X 2光纖耦合器，也可以為一個(gè)3 X 3光纖耦合器。所述的脈沖光源是一種普通的窄脈沖大功率光源，其光譜通常在nm級(jí)，光譜穩(wěn)定性要求一般。所述的脈沖光源發(fā)出的脈沖光經(jīng)過(guò)由光纖耦合器及延遲光纖組成的白光微分干涉儀后，會(huì)形成兩個(gè)延遲脈沖分別進(jìn)入傳感光纖，產(chǎn)生相應(yīng)的背向瑞利散射光，背向瑞利散射光信號(hào)經(jīng)過(guò)白光微分干涉儀后會(huì)有一部分會(huì)形成干涉，通過(guò)接收模塊和采集模塊接收干涉信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)處理及控制模塊對(duì)接收到的干涉信號(hào)進(jìn)行處理和分析，從而獲得傳感光纖本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明的關(guān)鍵是在傳統(tǒng)RDVS基礎(chǔ)上引入白光微分干涉儀，從而大大降低了系統(tǒng)對(duì)光源部分的要求，提高了測(cè)量精度，降低了生產(chǎn)成本。


圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟。實(shí)施例1 一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，如圖1所示，包括分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)和傳感光纖5。分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為脈沖光源1和2X2光纖耦合器2相連，2X2光纖耦合器2和2X2光纖耦合器3的兩個(gè)端口分別通過(guò)普通光纖和延遲光纖4相連，2 X 2光纖耦合器3的輸出端和傳感光纖5相連，2 X 2光纖耦合器2的另一端口連接接收模塊6，接收模塊6和采集模塊7相連，采集模塊7和處理及控制模塊8相連，脈沖光源1發(fā)出的同步脈沖信號(hào)連接到采集模塊7。脈沖光源1發(fā)出的光脈沖分別依據(jù)路線a-b-c-d和a-f-c-d，經(jīng)過(guò)2X2光纖耦合器2、2 X 2光纖耦合器3及延遲光纖4，分別形成兩個(gè)延遲光脈沖①和②，先后進(jìn)入傳感光纖 5，并分別產(chǎn)生各自后向瑞利散射光。其中，依據(jù)路線d-e-f-g傳輸?shù)挠晒饷}沖①產(chǎn)生的后向瑞利散射光和依據(jù)路線d-c-b-g傳輸?shù)挠晒饷}沖②產(chǎn)生的背向瑞利散射光在接收模塊6 處會(huì)發(fā)生干涉，接收模塊6不斷接收放大該干涉信號(hào)。另外，脈沖光源1在與發(fā)出光脈沖時(shí)刻相差固定間隔的某個(gè)時(shí)刻發(fā)出一個(gè)同步信號(hào)，該同步信號(hào)啟動(dòng)采集模塊7，采集模塊7以此同步信號(hào)作為時(shí)間原點(diǎn)，將接收模塊6接收放大的干涉信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化序列，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理及控制模塊8的處理，我們就可以獲得傳感光纖5所處環(huán)境的振動(dòng)分布信號(hào)。實(shí)施例2 —種新型分布式光纖振動(dòng)傳系統(tǒng)，入圖2所示包括分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)和傳感光纖5。分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為脈沖光源1和3X3光纖耦合器9相連，3X3光纖耦合器9兩側(cè)的一個(gè)端口通過(guò)延遲光纖4相連，3X3光纖耦合器9 的輸出端和傳感光纖5相連，3 X 3光纖耦合器9的第三輸入端口連接接收模塊6，接收模塊 6和采集模塊7相連，采集模塊7和處理及控制模塊8相連，脈沖光源1發(fā)出的同步脈沖信號(hào)連接到采集模塊7。脈沖光源1發(fā)出的光脈沖分別依據(jù)路線a_b和a-c-d-b，經(jīng)過(guò)耦合器9及延遲光纖4，分別形成兩個(gè)延遲光脈沖①和②，先后進(jìn)入傳感光纖5，并分別產(chǎn)生各自后向瑞利散射光。其中，依據(jù)路線b-d-c-e傳輸?shù)挠晒饷}沖①產(chǎn)生的背向瑞利散射光和依據(jù)路線b-e 傳輸?shù)挠晒饷}沖②產(chǎn)生的背向瑞利散射光在接收模塊6處會(huì)發(fā)生干涉，接收模塊6不斷接收放大該散射信號(hào)。另外，脈沖光源1在與發(fā)出光脈沖時(shí)刻相差固定間隔的某個(gè)時(shí)刻發(fā)出一個(gè)同步信號(hào)，該同步信號(hào)啟動(dòng)采集模塊7，采集模塊7以此同步信號(hào)作為時(shí)間原點(diǎn)，將接收模塊6接收放大的干涉信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化序列，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理及控制模塊8的處理，我們就可以獲得傳感光纖5所處環(huán)境的振動(dòng)分布信號(hào)。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)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)明可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其他變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，包括分布式光纖振動(dòng)傳感主機(jī)和傳感光纖，其特征在于所述的光纖振動(dòng)傳感主機(jī)內(nèi)設(shè)有光纖耦合器和延遲光纖搭建的白光干涉儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的光纖振動(dòng)傳感主機(jī)還包括脈沖光源，接收模塊，采集模塊，處理及控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的光纖振動(dòng)傳感主機(jī)內(nèi)連接關(guān)系為，兩個(gè)2 X 2光纖耦合器通過(guò)普通光纖和延遲光纖相連，脈沖光源和一個(gè)2X2光纖耦合器的輸入端相連，該2X2光纖耦合器的另一輸入端和接收模塊相連；另一個(gè)2X2光纖耦合器的輸出端和傳感光纖相連，接收模塊和采集模塊相連，采集模塊和處理及控制模塊相連，脈沖光源發(fā)出的同步脈沖信號(hào)連接到采集模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于所述的光纖振動(dòng)傳感主機(jī)內(nèi)連接關(guān)系為，脈沖光源和3X3光纖耦合器相連，3X3光纖耦合器兩側(cè)的一個(gè)端口通過(guò)延遲光纖相連，3 X 3光纖耦合器的輸出端和傳感光纖相連，3 X 3光纖耦合器的第三輸入端口連接接收模塊，接收模塊和采集模塊相連，采集模塊和處理及控制模塊相連，脈沖光源發(fā)出的同步脈沖信號(hào)連接到采集模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，通過(guò)在傳統(tǒng)的光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入由光纖耦合器和延遲光纖搭建的白光干涉儀，從而大大降低了系統(tǒng)對(duì)光源部分的要求，提高了測(cè)量精度，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01H9/00GK102175302SQ20101061911
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者仝芳軒, 周正仙, 席剛, 皋魏, 郭兆坤 申請(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司