CN103743421A - 基于一芯光纤的多传感方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于一芯光纤的多传感方法。根据本发明的方法，不同信号基于复用技术来调制由一芯光纤所传输的光信号，随后，再基于所述复用技术对所述一芯光纤输出的调制光信号进行处理，以获得所述一芯光纤所传感的各信号；其中，所述复用技术包括波分复用、时分复用、空间复用、算法复用中的一种或多种；此外，所述一芯光纤可以同时进行分布式传感和点式传感；由此可基于一芯光纤来实现对多个信号的传感而且，该一芯光纤还可用于传输通信信号或作为能量补充装置为有源传感器提供能量等，实现一芯光纤的多用途，有效节约光纤资源。<b/>
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感领域，特别是涉及一种基于一芯光纤的多传感方法。
背景技术
光纤具有工作频带宽、动态范围大等优点，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线。此外，在一定条件下，光纤特别容易接受被测量信号或场的加载，因而又是一种优良的敏感元件。由于光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。
光纤传感，包含对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能。所谓感知（或敏感），是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度（功率）、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，通过测量相应光参量的变化即可“感知”外界信号的变化，这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制所致；所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号（被测量）如何调制光纤中的光波参量的调制技术（或加载技术）及如何从被调制的光波中提取外界信号（被测量）的解调技术（或检测技术）。
外界信号对传感光纤中光波参量进行调制的部位称为调制区，根据调制区与光纤的关系，可将调制分为两大类。一类为功能型调制，调制区位于光纤内，外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制。这类光纤传感器称为功能型（FunctionalFiber，简称FF型）或本征型光纤传感器，也成为内调制型传感器，光纤同具“传”和“感”两种功能。另一类为非功能型调制，调制区在光纤之外，外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制，这类光纤传感器称为非功能型（NonFunctionalFiber，简称NFF）或非本征型光纤传感器，光纤仅起传输光波的作用，称为传光光纤，不具有连续性，故非功能型光纤传感器也称传光型光纤传感器或外调制光纤传感器。
根据被外界信号调制的光波的物理特征参量的变化情况，可将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制等五种类型。由于现有的任何一种光探测器都只能响应光的强度，而不能直接响应光的频率、波长、相位、和偏振调制信号都要通过某种转换技术转换成强度信号，才能为光探测器接收，实现检测。
然而，现有光纤传感产品都是在一根纤芯上实现一种类型信号的传感，当要探测不同类型信号时，需要采用多根纤芯，浪费纤芯资源。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于一芯光纤的多传感方法，以提高一芯光纤的利用率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于一芯光纤的多传感方法，其至少包括：
不同信号基于复用技术来调制由一芯光纤所传输的光信号；
基于所述复用技术对所述一芯光纤输出的调制光信号进行处理，以获得所述一芯光纤所传感的各信号。
优选地，所述复用技术包括波分复用、时分复用、空间复用、算法复用中的一种或多种。
优选地，所述不同信号调制光信号的方式各不相同、或不完全相同或均相同。
优选地，采用多个接收机来接收所述一芯光纤输出的光信号，并基于所述复用技术对每一接收机各自接收到光信号进行处理，以获得所述一芯光纤所传感的相应信号。
优选地，不同信号包括与光纤故障定位信号、温度信号、振动信号、压力信号、位移信号、气体信号中的一种或多种。
优选地，所述一芯光纤为同时进行分布式传感及点式传感的光纤。
优选地，所述基于一芯光纤的多传感方法还包括：使所述一芯光纤作为有源传感器的能量补充装置。
优选地，所述基于一芯光纤的多传感方法还包括：基于所述一芯光纤来传输通信信号。
如上所述，本发明的基于一芯光纤的多传感方法，具有以下有益效果：能实现一芯光纤对多个信号的传感，有效节约光纤资源。
附图说明
图1显示为本发明的基于一芯光纤的多传感方法的流程图。
元件标号说明
S1～S2 步骤
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种基于一芯光纤的多传感方法。
在步骤S1中，不同信号基于复用技术来调制由一芯光纤所传输的光信号。
其中，所述不同信号可以是任何能由光纤传感的信号中的一种或多种，优选地，包括但不限于：光纤故障定位信号、温度信号、振动信号、压力信号、位移信号、气体信号中的一种或多种。
其中，所述一芯光纤可是仅仅具有传输光信号功能的传输光纤，也可以是既具有传输光信号功能又具有感知信号功能的光纤；此外，所述一芯光纤可以同时进行分布式传感和点式传感等。
其中，所述复用技术可以是任何能将信号复用的技术，优选地，包括但不限于：波分复用、时分复用、空间复用、算法复用中的一种或多种。
其中，不同信号对由一芯光纤所传输的光信号进行调制的方式可以相同、也可以不同，也可以部分相同部分不同等；其中，所述调制方式包括光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制等。
例如，压力信号A1对由一芯光纤所传输的光信号进行光强度调制，振动信号A2对由一芯光纤所传输的光信号进行光频率调制，振动信号A3对由一芯光纤所传输的光信号进行光相位调制；气体信号A4对由一芯光纤所传输的光信号进行光强度调制。
其中，所述一芯光纤所传输的光信号可以是来自单一光源的光信号，也可以是来自多个光源的光信号，其中，可以是一个信号对一个光源的光信号进行调制，也可以是多个信号中的部分信号对同一光源的光信号进行调制，另一部分信号对另一光源的光信号进行调制等。
例如，信号A11在10：10：00至10：20：00的时间段内基于光强度调制方式来调制由一芯光纤所传输的光信号；信号A12在10：20：00至10：25：00的时间段内基于偏振调制方式来调制由该一芯光纤所传输的光信号。
又例如，采用光开关来控制信号A21、信号A22、及信号A23调制由一芯光纤所传输的光信号。
再例如，信号A31基于光频率调制方式来调制由一芯光纤所传输的光信号B1，信号A32基于光相位调制方式来调制由一芯光纤所传输的光信号B2。
需要说明的是，上述所述仅仅只是列示，而非对本发明的限制，事实上，也可同时采用多种复用方式，例如，时分复用与空间复用的组合复用方式，又例如，时分复用、波分复用与算法复用的组合复用方式等。
接着，在步骤S2中，基于所述复用技术对所述一芯光纤输出的调制光信号进行处理，以获得所述一芯光纤所传感的各信号。
具体地，基于所述复用技术将所述一芯光纤输出的调制光信号进行包括解调及分解在内的处理后，获得所述一芯光纤所传感的各信号。
其中，所述复用技术与步骤S1中所采用的复用技术相同。
例如，若步骤S1中采用时分复用技术，则基于时分复用技术来分解所述一芯光纤输出的调制光信号。
又例如，若步骤S1采用时分复用与空间复用的组合复用方式，则基于时分复用与空间复用的组合复用方式来分解所述一芯光纤输出的调制光信号。
其中，可以仅采用一个接收机来接收所述一芯光纤输出的调制光信号，也可以采用多个接收机来接收所述一芯光纤输出的调制光信号。
例如，若在步骤S1中有5个信号基于复用技术调制所述一芯光纤所传输的光信号，则可采用5个接收机来接收所述一芯光纤输出的调制光信号，随后对每一接收机来接收所述一芯光纤输出的调制光信号进行处理获得所述一芯光纤所传感的1个信号，由此获得所述一芯光纤所传感的5个信号；此外，也可采用4个或4个以下的接收机来接收所述一芯光纤输出的调制光信号等。
作为一种优选方式，根据本发明的方法，还包括基于所述一芯光纤来传输通信信号的步骤。
具体地，将待传输的通信信号转换为光信号后通过所述一芯光纤来传输。
作为一种优选方式，根据本发明的方法，还包括使所述一芯光纤作为有源传感器的能量补充装置，由此，可使得有源传感器通过所述一芯光纤来获得能量。
综上所述，本发明的基于一芯光纤的多传感方法基于复用技术可使一芯光纤传感多个信号，其中，对于多个信号，可采用共用一个光源和一个接收机的方式，也可采用共用光源、各信号各自有各自的接收机的方式，还可采用各信号各自有各自的光源、但共用接收机的方式，还可采用各信号各自有各自的光源、各自有各自的接收机的方式等，从而有效提高一芯光纤的利用率，并有效节约光纤资源。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于，所述基于一芯光纤的多传感方法至少包括：
不同信号基于复用技术来调制由一芯光纤所传输的光信号；
基于所述复用技术对所述一芯光纤输出的调制光信号进行处理，以获得所述一芯光纤所传感的各信号。
2.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于：所述复用技术包括波分复用、时分复用、空间复用、算法复用中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于：所述不同信号调制光信号的方式不完全相同。
4.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于：
采用多个接收机来接收所述一芯光纤输出的光信号，并基于所述复用技术对每一接收机各自接收到光信号进行处理，以获得所述一芯光纤所传感的相应信号。
5.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于：不同信号包括与光纤故障定位信号、温度信号、振动信号、压力信号、位移信号、气体信号中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于：所述一芯光纤为同时进行分布式传感及点式传感的光纤。
7.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于还包括：使所述一芯光纤作为有源传感器的能量补充装置。
8.根据权利要求1所述的基于一芯光纤的多传感方法，其特征在于还包括：基于所述一芯光纤来传输通信信号。
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