CN107782437A - 带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，它包括振动传感器，振动传感器包括驱动器、调制器、光耦合器、光电转换器和数据采集器，激光器连接至振动传感器，光纤检测器与振动传感器相连，用于向光耦合器发射激光并接收由光耦合器返回的光信号，光纤检测器包括光时域反射仪、光开关以及波分复用器；本发明的积极进步效果在于：实时读取光缆沿路的衰减系数，及时发现光缆损伤和断裂点位置，对整条光缆的衰减和损伤测量高度准确；波分复用器在光源反射返回时滤除光时域反射仪工作波长以外的其他波长，不同部分不同波长的激光相互之间没有干扰，测量精度高。

Description

带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统

技术领域

本发明涉及传感系统，具体的说是一种带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统。

背景技术

定位型振动光纤系统的探测距离可达80公里以上，传感光缆沿线往往经过公路、桥梁、厂房等人口密集、生产活动频繁的地区，在使用过程中容易遭到各种非法施工的破坏。当光缆受到损伤后，将导致后端的传感光缆失去使用效能。

传统的解决方法是，操作人员观察振动波形，以振动波形突然下降到接近电噪声值的位置为光纤受损或断裂点。但是振动光纤的波形为返回光信号干涉后的强度分布图，包含有相当程度的振动信号，并不能真实反映光纤沿线的衰减情况和损伤情况。因此判断光缆损伤或断裂点的位置的准确度和精确度都不能令人满意。

发明内容

基于上述问题，本发明实施公开了一种带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，将用户操作模块和振动光纤模块有机融合，可实时查看入侵振动信号和光缆衰减情况。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，它包括

振动传感器，包括驱动器、调制器、光耦合器、光电转换器和数据采集器，所述光耦合器与系统外部的光纤相连；

激光器，连接至振动传感器，用于产生光源信号向调制器发射激光，所述激光器的波长为1550nm；

光纤检测器，与振动传感器相连，用于向光耦合器发射激光并接收由光耦合器返回的光信号；

其中，所述光纤检测器包括光时域反射仪、光开关以及波分复用器，所述光时域反射仪与光开关相连，所述光开关与波分复用器相连。

进一步地，所述光时域反射仪用于发射和接收波长1310nm的激光，所述波分复用器的工作波长为1310nm、1450nm和1550nm。

进一步地，所述驱动器连接至调制器，所述驱动器用于驱动调制器对激光器生成的光源信号进行调制处理。

进一步地，所述调制器连接至光耦合器，所述光耦合器为拉曼放大器，所述光耦合器的工作波长为1450nm，所述光耦合器连接至光电转换器，所述光耦合器用于混合并放大来自波分复用器、调制器以及外部光纤反射返回的不同波长光源信号，再将最终获得的混合信号传输至光电转换器和波分复用器。

进一步地，所述波分复用器用于接收来自光时域反射仪输出的光源信号，所述波分复用器还用于接收由外部光纤反射通过光耦合器返回的光源信号，并在输出前滤除返回的光源信号中波长与光时域反射仪波长相异的成分。

进一步地，所述光电转换器连接至数据采集器，所述光电转换器用于将混合后的光源信号进行光电转换以及解调处理以输出模拟信号。

本发明的积极进步效果在于：由于采用了光时域反射仪检测技术，可实时读取光缆沿路的衰减系数，及时发现光缆损伤和断裂点位置，对整条光缆的衰减和损伤测量高度准确；波分复用器在光源反射返回时滤除光时域反射仪工作波长以外的其他波长，光时域反射仪模块使用的1310nm激光，拉曼放大器使用的1450nm激光，以及激光器使用的1550nm激光相互没有干扰，测量精度高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

附图标记

1激光器

2振动传感器

201驱动器

202调制器

203光耦合器

204光电转换器

205数据采集器

3光纤检测器

301光时域反射仪

302光开关

303波分复用器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

本发明旨在提供带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，如图1所示，它包括振动传感器2、激光器1以及光纤检测器3，振动传感器2包括按顺序单向连接的驱动器201、调制器202、光耦合器203、光电转换器204和数据采集器205，数据采集器205将信息输出至外部的计算机，光耦合器203通过实时测量的仪器与系统外部的光纤4活动连接。

激光器1产生波长为1550nm的光源信号并向调制器202发射该种激光，驱动器201驱动调制器202对激光器1生成的1550nm光源信号进行调制处理。

光纤检测器3向光耦合器203发射激光并接收由光耦合器203返回的光信号，光纤检测器3包括光时域反射仪301、光开关302以及波分复用器303，光时域反射仪301用于发射和接收波长1310nm的激光，波分复用器303中一种允许通过的波长与光时域反射仪301相等，为1310nm，此外还允许1450nm和1550nm波长的激光进入，光时域反射仪301与光开关302相连，光开关302与波分复用器303相连，光开关302介于光时域反射仪301和波分复用器303之间由软件控制，用户可通过软件将光开关302的状态设置为开启或闭合，从而实现断开或连接光时域反射仪301和波分复用器303的人工控制。

光纤检测器3整体以模块化方式嵌入到系统中，对振动传感器2的影响较小，实施成本小，实施较为容易。

调制器202连接至光耦合器203，光耦合器203采用拉曼放大器，光耦合器203的工作波长设定为1450nm，光耦合器203用于混合并放大来自波分复用器303的1310nm激光、来自调制器202的1550nm激光以及外部的光纤4反射返回的多种波长光源信号，再将最终获得的混合信号传输至光电转换器204和波分复用器303。

波分复用器303用于接收来自光时域反射仪301输出的1310nm激光，以及由外部光纤反射通过光耦合器203返回的光源信号，光源信号中仅有1310nm激光、1450nm激光还有1550nm激光能够进入波分复用器303，在波分复用器303内设置光滤波器将光源信号中1550nm激光以及1450nm激光滤除，使得波分复用器303在允许输入1310nm激光、1450nm激光还有1550nm激光的同时仅允许输出1310nm激光，因此波分复用器303输出至光时域反射仪301的光源信号只包含可被识别的1310nm激光，降低了外界干扰，测量精度高。

光电转换器204用于将混合后的光源信号进行光电转换以及解调处理以输出模拟信号，光电转换器204连接至数据采集器205，数据采集器205将获取的模拟信号转换为数字信号，并传输至外部的计算机。

采用这样的设计方案，当光纤振动传感系统使用过程中，光缆遭遇到沿线施工破坏时，破坏点后端的光纤4没有振动信号，此时数据采集器205无数据输出，结合光时域反射仪301探测到的光纤4在破坏点的损伤情况，用户不仅可以在第一时间发现光纤4遭破坏的准确地点，而且还能全面评估此处光纤4破坏对整个振动光纤系统布防区域的影响。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，它包括

振动传感器，包括驱动器、调制器、光耦合器、光电转换器和数据采集器，所述光耦合器与系统外部的光纤相连；

激光器，连接至振动传感器，用于产生光源信号向调制器发射激光，所述激光器的波长为1550nm；

光纤检测器，与振动传感器相连，用于向光耦合器发射激光并接收由光耦合器返回的光信号；

其中，所述光纤检测器包括光时域反射仪、光开关以及波分复用器，所述光时域反射仪与光开关相连，所述光开关与波分复用器相连。

2.根据权利要求1所述的带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，所述光时域反射仪用于发射和接收波长1310nm的激光，所述波分复用器的工作波长为1310nm、1450nm和1550nm。

3.根据权利要求1所述的带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，所述驱动器连接至调制器，所述驱动器用于驱动调制器对激光器生成的光源信号进行调制处理。

4.根据权利要求3所述的带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，所述调制器连接至光耦合器，所述光耦合器为拉曼放大器，所述光耦合器的工作波长为1450nm，所述光耦合器连接至光电转换器，所述光耦合器用于混合并放大来自波分复用器、调制器以及外部光纤反射返回的不同波长光源信号，再将最终获得的混合信号传输至光电转换器和波分复用器。

5.根据权利要求4所述的带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，所述波分复用器用于接收来自光时域反射仪输出的光源信号，所述波分复用器还用于接收由外部光纤反射通过光耦合器返回的光源信号，并在输出前滤除返回的光源信号中波长与光时域反射仪波长相异的成分。

6.根据权利要求5所述的带有衰减实时监测功能的分布式光纤振动传感系统，其特征在于，所述光电转换器用于将混合后的光源信号进行光电转换以及解调处理以输出模拟信号，所述光电转换器将模拟信号输出至数据采集器。