CN113916351A - 光纤振动监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光纤振动监测系统。所述系统包括：第一光信号发生模块，用于产生光信号；第一信号发生模块，用于对所述光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号；第一信号发送模块，用于依次发送所述探测信号至所述待测光纤，且当前探测信号是在前一探测信号对应的触发响应信号接收后发送的；第一信号接收模块，用于从所述待测光纤接收所述探测信号在所述待测光纤返回的的响应信号；第一信号处理模块，用于对所述光信号以及对所述第一接收模块接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。采用本方法能够提升光纤监测中的响应频率。

Description

光纤振动监测系统

技术领域

本申请涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种光纤振动监测系统。

背景技术

随着光纤传感技术的发展，基于相位敏感光时域反射(φ-OTDR)的分布式光纤声波传感(DAS)技术通过对光纤中背向瑞利散射光的相位信息进行解调，可以准确还原振动事件的频率、强度和位置信息，因此被广泛应用于入侵监测、油气管线防外破监测、海底管线安全监测、结构健康检测等领域。

在需要监测的光缆长度超过DAS设备传感能力时，通常使用两台DAS设备在目标光缆两端分别使用两根光纤对测，在监测过程中为了避免前一个探测脉冲瑞利散射信号对后一脉冲瑞利散射信号的影响，必须等待前一个探测脉冲的瑞利散射信号从整条光纤往返之后才能发送下一个探测脉冲。因此，在传统的分布式光纤振动传感对测中，增加了额外的等待时间，降低了对振动信号频率及强度的响应范围。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减少等待时间的光纤振动监测系统。

一种光纤振动监测系统，所述光纤振动监测系统包括：

第一光信号发生模块，用于产生光信号；

第一信号发生模块，所述第一信号发生模块的输入端与所述第一光信号发生模块的输出端相连接，控制端与第一信号处理模块的输出端相连接，输出端与第一信号发送模块的输入端相连接；所述第一信号发生模块用于根据所述第一信号处理模块的控制信号对所述光信号进行处理得到至少两个不同移频量的探测信号；

第一信号发送模块，所述第一信号发送模块的输出端与待测光纤相连接，所述第一信号发送模块用于依次发送所述探测信号至所述待测光纤；

第一信号接收模块，所述第一信号接收模块的输入端与所述待测光纤相连接，输出端与所述第一信号处理模块的输入端相连接，所述第一信号接收模块用于从所述待测光纤接收所述探测信号对应产生的响应信号；

第一信号处理模块，所述第一信号处理模块用于对所述第一光信号发生模块产生的所述光信号以及对所述第一接收模块接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。

在其中一个实施例中，所述第一信号发生模块包括频率采样单元以及信号发生单元，所述第一光信号发生模块包括光产生器，所述光产生器的输出端与所述频率采样单元的输入端相连接，所述频率采样单元的控制端与所述信号发生单元的输出端相连接，所述信号发生单元的控制端与所述第一信号处理模块的输出端相连接；

所述光产生器产生光信号，并输出光信号至频率采样单元；所述频率采样单元在所述信号发生单元的控制下对所述光信号进行调制得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号；

所述频率采样单元包括扫频子单元和脉冲子单元，所述扫频子单元的输入端与所述光产生器的输出端相连接，控制端与所述信号发生单元的第一输出端相连接，输出端与所述脉冲子单元的输入端相连接，所述脉冲子单元的控制端与所述信号发生单元的第二输出端相连接，输出端与所述第一信号发送模块的输入端相连接；所述扫频子单元的调制周期和所述脉冲子单元调制周期不同，所述扫频子单元用于将所述光信号调制为线性扫频光，所述脉冲子单元用于将所述线性扫频光调制为窄脉宽的探测信号；或者所述频率采样单元包括扫频子单元，所述扫频子单元的输入端与所述光产生器的输出端相连接，控制端与所述信号发生单元的输出端相连接，输出端与所述第一信号发送模块的输入端相连接；所述扫频子单元用于在所述信号发生单元的控制下对所述光信号进行调制得到扫频光，配合第一信号处理模块的滤波功能得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号。

在其中一个实施例中，所述第一信号发送模块包括第一光纤放大器以及第一环形器，所述第一光纤放大器的输入端与所述第一信号发生模块的输出端相连接，输出端与所述第一环形器的第一端相连接，所述第一环形器的第二端与所述待测光纤相连接；

所述第一光纤放大器用于对所述探测信号进行放大处理，并将放大后的探测信号通过第一环形器的第一端和第二端发射至所述待测光纤上。

在其中一个实施例中，所述第一信号接收模块包括第二耦合器；所述第二耦合器的第二输入端与所述第一环形器的第三端相连接，输出端与所述第一信号处理模块的输入端相连接；

所述第一环形器的第三端口接收所述探测信号产生的响应信号，并将所述响应信号传输至所述第二耦合器。

在其中一个实施例中，所述第一信号处理模块包括第一数据预处理单元和第一信号处理器；所述第一光信号发生模块还包括第一耦合器；所述第一耦合器的输入端与所述光产生器的输出端相连接，第一输出端与所述频率采样单元的输入端相连接，第二输出端与所述第二耦合器的第一输入端相连接；所述第一数据预处理单元的输入端分别与所述第二耦合器的输出端相连接，所述第一数据预处理单元的输出端与第一信号处理器的输入端相连接；

所述第一数据预处理单元对所述第二耦合器输出的拍频干涉信号进行预处理后形成数据流发给所述第一信号处理器，所述第一信号处理器对所述数据流进行处理得到振动事件的信息。

一种两端对测的光纤振动监测系统，包括两个上述任意一个实施例中的光纤振动监测系统，两个所述光纤振动监测系统分别位于待测光缆的两端，且两个所述光纤振动监测系统在同一时间发送的探测信号频率不同。

在其中一个实施例中，两个所述光纤振动监测系统在工作中周期性地或在工作之前进行时钟同步；所述时钟同步之前还判断是否需要进行时钟同步。

一种并行监测的振动监测系统，所述并行监测的振动监测系统包括：

第二光信号发生模块，所述第二光信号发生模块包括光产生器，用于产生光信号；

第二信号发生模块，所述第二信号发生模块的输入端与所述第二光信号发生模块的输出端相连接，控制端与第二信号处理模块的输出端相连接，输出端与第二信号发送模块的输入端相连接；所述第二信号发生模块用于根据所述第二信号处理模块对所述光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号；

第二信号发送模块，所述第二信号发送模块的输出端与待测光纤相连接，所述第二信号发送模块用于并行依次发送所述探测信号至至少两路待测光纤；

第二信号接收模块，所述第二信号接收模块的输入端与所述待测光纤相连接，输出端与所述第二信号处理模块的输入端相连接，所述第二信号接收模块用于从所述待测光纤接收所述探测信号对应产生的响应信号；

第二信号处理模块，所述第二信号处理模块用于对所述第二光信号发生模块产生的所述光信号以及对至少一个所述第二接收模块接收到的响应信号进行处理，得到每一所述待测光纤对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。

在其中一个实施例中，所述第二信号发送模块包括第二光纤放大器、第四耦合器以及至少两个第二环形器；所述第二光纤放大器的输入端与所述第二信号发生模块的输出端相连接，输出端与所述第四耦合器的输入端相连接，所述第四耦合器的输出端分别与至少两个第二环形器的第一端相连接，一个所述第二环形器的第二端与一路所述待测光纤相连接；所述第二光纤放大器用于对所述探测信号进行放大处理，并将放大后的探测信号通过所述第四耦合器后，并行经由至少一个所述第二环形器的第一端和第二端发射至对应的待测光纤上。

所述第二信号接收模块包括至少一个第六耦合器；至少一个所述第六耦合器的输入端与至少一个所述第二环形器的第三端相连接，且一个第六耦合器的输入端与一个第二环形器的第三端相连接，输出端与所述第二信号处理模块的输入端相连接；至少一个所述第二环形器的第二端接收所述探测信号产生的响应信号，并将所述响应信号通过对应的所述第二环形器的第三端传输至对应的第六耦合器。

所述第二信号处理模块包括第二信号处理器和至少一个第二数据预处理单元；所述第二光信号发生模块还包括第五耦合器和第七耦合器；所述第五耦合器的输入端与所述光产生器的输出端相连接，第一输出端与第二频率采样单元的输入端相连接，第二输出端与第七耦合器的输入端相连接；所述第七耦合器的输出端与至少一个所述第六耦合器相连接；至少一个所述第二数据预处理单元的输入端与至少一个所述第六耦合器的输出端相连接，至少一个第二数据预处理单元的输出端与第二信号处理器的输入端相连接；至少一个所述第二数据预处理单元将对拍频干涉信号进行预处理后形成数据流发给所述第二信号处理器，所述第二信号处理器对所述数据流进行处理，得到振动事件的信息。

一种两端对测的并行监测的光纤振动监测系统，包括至少一台上述任意一项实施例中的并行监测的振动监测系统，至少一台所述并行监测的振动监测系统的第二信号发送模块和所述第二接收信号模块与至少两条待测光纤相连接；

所述待测光纤中的并行监测的光纤振动监测系统按照预设方向单向逐次向前一台并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步。

上述光纤振动监测系统，首先由第一光信号发生模块产生光信号，再由第一信号发生模块对光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，通过发送不同移频量的探测信号并对其响应信号进行滤波以避免前一探测信号对后一探测信号的影响，这样无需等待前一探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号后再发送后一探测信号，从而减少了探测时间。

附图说明

图1为一个实施例中光纤振动监测系统示意图；

图2为一个实施例中光纤振动监测系统结构框图；

图3为一个实施例中两端对测的光纤振动监测系统示意图；

图4为一个实施例中两个光纤振动监测系统周期性地交替发出不同移频量探测信号示意图；

图5为一个实施例中两个光纤振动监测系统时钟同步示意图；

图6为一个实施例中并行监测的振动监测系统示意图；

图7为一个实施例中并行监测的振动监测系统结构框图；

图8为一个实施例中两端对测的并行监测的光纤振动监测系统示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种光纤振动监测系统，该光纤振动监测系统包括：第一光信号发生模块100、第一信号发生模块200、第一信号发送模块300、第一信号接收模块400以及第一信号处理模块500。

第一光信号发生模块100的输出端与第一信号发生模块200的输入端相连接，第一信号发生模块200的输出端与第一信号发送模块300的输入端相连接，控制端与第一信号处理模块500的输出端相连接，第一信号发送模块300的输出端与待测光纤相连接，第一信号接收模块400的输入端与待测光纤相连接，第一信号处理模块500的输入端与第一信号接收模块400的输出端相连接。

在本实施例中，第一光信号发生模块100用于产生光信号，第一光信号发生模块100是一种可以产生光信号的设备，例如产生激光信号的设备，优选地可以是产生窄线宽激光信号。因此第一光信号发生模块100优选地可以为窄线宽激光器，但是本领域技术人员可以理解的是上述第一光信号发生模块100并不仅限于窄线宽激光器。

在本实施例中，第一信号发生模块200用于根据第一信号处理模块500对光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，其中第一信号发生模块200用于对光信号进行调制从而可以得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号。其中移频量不同是指光场振动频率不相同。在本实施例中，第一信号发生模块200可以根据第一信号处理模块500的控制来产生不同数量的移频量不同的探测信号，优选地产生两个不同移频量的探测信号，这样在后续对待测光纤进行监测的时候，即使只能监测待测光纤的一半距离，也不需要等待当前探测脉冲的响应信号从光纤尾端返回后再发送下一探测脉冲，提升了探测脉冲的重复频率。

其中，第一信号发送模块300是将第一信号发生模块200所生成的探测信号依次发送至待测光纤的，其中当前探测信号是在前一探测信号对应的触发响应信号接收后发送的，该触发响应信号是在待测光纤的预设距离处返回的，预设距离可以是用户预先设置的，其与移频量相关，例如若是探测信号仅包括两个不同的移频量，则预设距离可以为待测光纤的二分之一距离；若探测信号包括三个移频量交替切换，则预设距离可以为待测光纤的三分之一处，这样不需要在探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号后再发送下一探测信号，可以减少探测信号发送周期。其中优选地，响应信号为背向瑞利散射信号。

第一信号接收模块400，从待测光纤接收探测信号对应产生的响应信号，其中可选地，响应信号从待测光纤预设距离处返回的时间是由第一信号处理模块500计算得出的，第一信号处理模块500根据待测光纤的长度计算得到探测信号从待测光纤另一端返回响应信号的时间，这样根据该时间来确定探测信号从预设距离返回的触发响应信号的接收时间，大于该接收时间后发送下一探测信号即可。其中若是以二分之一距离为例，则获取到探测信号从待测光纤另一端返回响应信号的时间，在探测信号发射时开始计时，在经过了所获取的时间的一半后，再发送下一探测信号。

第一信号处理模块500可以对第一光信号发生模块100产生的光信号以及对第一接收模块接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。具体地，第一信号处理模块500通过光信号对响应信号进行解调处理以得到待处理信号，例如解调出待测光纤各位置的相位，然后根据待处理信号得到振动事件的信息，例如在空间上进行相位差分，通过差分相位的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息。

其中，第一光信号发生模块100产生光信号，并将光信号输入至第一信号发生模块200，第一信号发生模块200对光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，并将探测信号发送至第一信号发送模块300，第一信号发送模块300将第一信号发生模块200所生成的探测信号依次发送至待测光纤，探测信号对应产生的响应信号由第一信号接收模块400接收后交由第一信号处理模块500，第一信号处理模块500对第一光信号发生模块100产生的光信号以及对第一接收模块400接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。

上述光纤振动监测系统，首先由第一光信号发生模块100产生光信号，再由第一信号发生模块200对光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，通过发送不同移频量交替变化的探测信号并对其响应信号进行滤波以避免前一探测信号对后一探测信号的影响，这样无需等等前一探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号后再发送后一探测信号，从而提升了探测脉冲的重复频率。

在其中一个实施例中，如图2所示，第一信号发生模块200包括频率采样单元以及信号发生模块，第一光信号发生模块100包括光产生器，光产生器的输出端与频率采样单元的输入端相连接，频率采样单元的控制端与信号发生单元的输出端相连接，信号发生单元的控制端与第一信号处理模块500的输出端相连接；光产生器产生光信号，并输出光信号至频率采样单元；频率采样单元在信号发生单元的控制下对所述光信号进行调制得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号。

频率采样单元是指将光信号进行调制产生不同移频量交替变化的探测信号的设备，信号发生器是指用于产生频率采样单元的调制信号的设备。频率采样单元在收到光信号后，根据信号发生器产生的调制信号，对光信号进行调制产生至少两个不同移频量交替变化的探测信号；频率采样单元还在信号发生器的控制下在以一定时间间隔产生不同移频量的探测信号，以保证当前探测信号是在前一探测信号对应的触发响应信号接收后发送的。

其中，光产生器产生光信号，并将光信号输入至频率采样单元，频率采样单元将光信号调制得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，并将探测信号发送至第一信号发送模块300。

上述实施例中，由于使用了频率采样单元对光信号进行调制并得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，通过发送不同移频量交替变化的探测信号并对其响应信号进行滤波以避免前一探测信号对后一探测信号的影响，这样无需等等前一探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号后，再发送后一探测信号，从而减少了探测信号发送周期。

在其中一个实施例中，频率采样单元包括扫频子单元和脉冲子单元；扫频子单元的输入端与光产生器的输出端相连接，控制端与信号发生单元的第一输出端相连接，输出端与脉冲子单元的输入端相连接，脉冲子单元的控制端与信号发生单元的第二输出端相连接，输出端与第一信号发送模块300的输入端相连接；扫频子单元的调制周期和脉冲子单元的调制周期不同，扫频子单元用于将光信号调制为线性扫频光，脉冲子单元用于将线性扫频光调制为窄脉宽的探测信号。

可选地，扫频子单元可以是声光调制器、电光调制器，也可以是光产生器主动扫频；脉冲调制模块可以是声光调制器、电光调制器等调制设备。

其中需要说明的是扫频子单元的调制周期和脉冲子单元的调制周期不同，优先地，脉冲子单元的调制周期是扫频子单元的扫频周期的一半，使设备周期性地交替发出移频量为f1、f2的探测脉冲光。

其中，光产生器产生光信号，并将光信号输入至扫频子单元，扫频子单元根据信号发生单元产生的调制信号将光信号调制为线性扫频光，并将线性扫频光发送给脉冲子单元，脉冲子单元将线性扫频光调制为窄脉宽的探测信号，并将探测信号发送至信号发送模块300。

上述实施例中，由于扫频子单元和脉冲子单元的调制周期不同，可调制不同移频量交替变化的探测信号，从而避免相同移频量探测信号之间的影响，这样无需等待前一探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号后再发送后一探测信号，从而提升了探测脉冲的重复频率。

在其他的实施例中，频率采样单元包括扫频子单元，扫频子单元的输入端与光产生器的输出端相连接，控制端与信号发生单元的输出端相连接，输出端与第一信号发送模块300的输入端相连接，扫频子单元用于在信号发生单元的控制下对光信号进行调制得到探测信号。

可选地，光产生器和扫频子单元可以为一体，可以是具有扫频功能的激光器。

上述实施例中，通过扫频子单元、脉冲子单元将光信号调制为不同移频量周期性交替变化的窄脉宽的探测信号，再通过匹配移频量的滤波即第一信号处理器在不同时间段处理不同的带通信号，达到只处理移频量周期性交替变化的响应信号的方式消除探测信号之间的相互干扰。

在其中一个实施例中，第一信号发送模块300包括第一光纤放大器以及第一环形器，第一光纤放大器的输入端与第一信号发生模块200的输出端相连接，输出端与第一环形器的第一端相连接，第一环形器的第二端与待测光纤相连接；第一光纤放大器用于对探测信号进行放大处理，并将放大后的探测信号通过第一环形器的第一端和第二端发射至待测光纤上。

其中，第一光纤放大器用于放大探测信号的光功率，第一环形器的第一端用于接收探测信号，第二端将探测信号发送至待测光纤，其中第一环形器的主要作用是为了实现信号隔离，即将探测信号和接收的响应信号进行隔离。

其中，光产生器产生光信号，将光信号输入至频率采样单元，频率采样单元将光信号调制为多个移频量交替变化的探测信号，将探测信号发送至第一光纤放大器，第一光纤放大器接收到探测信号后将其进行放大处理，并将放大后的探测信号发送至第一环形器，第一环形器通过第一端和第二端依次将探测信号发送至待测光纤上。其中，当前探测信号是在前一探测信号对应的触发响应信号接收后发送的，该触发响应信号是在待测光纤的预设距离处返回的响应信号。

在上述实施例中，探测信号的触发响应信号是在待测光纤的预设距离处返回的响应信号，与其与移频量相关，若探测信号仅包括两个不同的移频量，则触发响应信号在待测光纤的二分之一处返回；若探测信号包括三个不同的移频量，则触发响应信号在待测光纤的三分之一处返回，这样不需要在探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号再发送下一探测信号，进而减少等待时间，提升了探测信号的重复频率。

在其中一个实施例中，第一信号接收模块400包括第二耦合器；第二耦合器的第二输入端与第一环形器的第三相连接，输出端与信号处理模块500的输入端相连接；第一环形器的第三端接收探测信号产生的响应信号，并将所述信号传输至第二耦合器。

其中，第一环形器的第三端接收响应信号后，通过第三端将其发送给第二耦合器的第二输入端，第二耦合器通过输出端将其与本振光的拍频干涉信号发送给第一信号处理模块500。

第一耦合器的分光比优选地为10:90，这样设置的原因是保证探测光路和本振光路都有足够的光功率。

第二耦合器的分光比优选地为50:50，这样设置的原因是响应信号和本振光的干涉对比度最高，信号的测量效果最好。但是本领域技术人员可以理解的是上述第一耦合器和第二耦合器的分光比可以根据需要进行设置，在此不做具体限定。

在上述实施例中，由于使用了第二耦合器，可以将返回的响应信号及第一耦合器中的本振光进行拍频干涉后的信号发送至第一数据预处理单元，进而对拍频干涉信号作进一步处理。

在其中一个实施例中，第一信号处理模块500包括第一数据预处理单元和第一信号处理器；第一光信号发生模块100还包括第一耦合器；第一耦合器的输入端与光产生器的输出端相连接，第一输出端与频率采样单元的输入端相连接，第二输出端与第二耦合器的第一输入端相连接；第一数据预处理单元的输入端分别与第二耦合器的输出端相连接，第一数据预处理单元的输出端与第一信号处理器相连接；第一数据预处理单元对第二耦合器输出的拍频干涉信号进行预处理后形成数据流发给第一信号处理器，第一信号处理器对数据流进行处理得到振动事件的信息。

其中，第一数据预处理单元用于对拍频信号进行处理，得到对应的数据流，第一信号处理器用于对数据流进行解调出待测光纤各位置的相位，并在相位上进行差分并通过差分的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息，第一信号处理器还可以控制信号发生器输出调制信号及控制产生不同偏移量的时间间隔。

具体地，如图2所示，第一数据预处理单元可以包括平衡探测器和采集卡。平衡探测器的第一输入端与第二耦合器的第一输出端相连接，第二输入端与第二耦合器的第二输出端相连接，输出端与采集卡的输入端相连接。平衡探测器用于对第一耦合器输出的本振光以及从待测光纤返回的响应信号干涉产生的拍频光信号转变为电信号发送给采集卡，由采集卡进行数据采集转变为数据流，并将数据流发送给第一信号处理器。其中，光产生器产生光信号，并将光信号通过第一耦合器拆分为两路，一路输入至第一信号发生模块200，另一路输入至第二耦合器，第一环形器的第三端接收响应信号后，将其发送给第二耦合器的第二输入端，第二耦合器通过输出端将拍频信号发送给平衡探测器。平衡探测器将本振光与响应信号干涉产生的拍频光转变为电信号，并将其发送至采集卡，由采集卡进行数据采集转变为数据流发送给第一信号处理器，第一信号处理器对数据流进行滤波分别获得不同移频量探测信号的响应信号，并解调出待测光纤各位置的相位，在空间上进行相位差分，通过相位差分的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息。在上述实施例中，由于使用了第一数据预处理单元和第一信号处理器可对拍频信号进行处理，并进行解调、相位差分，从中恢复振动信号的波形、强度、频率、位置等信息。

在其中一个实施例中，如图3所示，提供了一种两端对测的光纤振动监测系统，两个光纤振动监测系统分别位于待测光缆的两端，且两个光纤振动监测系统在同一时间发送的探测信号频率不同。为了介绍方便，将两个光纤振动监测系统分别称为第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统。

第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统分别位于待测光纤的两端，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统在同一时间发出的探测信号的移频量不同。可选地，若探测信号仅包括两个移频量，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统分别监测待测光纤一半长度范围内的振动情况，第一光纤振动监测系统发送移频量为f1的探测信号的同时第二光纤振动监测系统发送移频量为f2的探测信号或第一光纤振动监测系统发送移频量为f2的探测信号的同时第二光纤振动监测系统发送移频量为f1的探测信号。第一光纤振动监测系统发送的移频量为f1的探测信号在待测光纤一半距离处产生的响应信号返回探测器后发送移频量为f2的探测信号，第二光纤振动监测系统发送的移频量为f2的探测信号在待测光纤一半距离处产生的响应信号返回探测器后发送移频量为f1的探测信号。需要说明的是，在其他的实施例中第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统仅需要保证发送的探测信号的移频量不同即可，例如第一光纤振动监测系统交替发送移频量为f1和f2的探测信号，第二光纤振动监测系统交替发送移频量为f3和f4的探测信号，在此不做具体的限制，且第一光纤振动监测系统还可以发送其他频率的探测信号，只要保证第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统同时发送的探测信号的移频量不同即可。

在上述实施例中，两个光纤振动监测系统通过周期性地交替发出不同移频量的探测信号，能够减少每一个光纤振动监测系统各自的监测范围，且两个光纤振动监测系统同时发出的探测信号由于频率不同，所以之间不会相互影响。

在其中一个实施例中，两个光纤振动监测系统在工作中周期性地或在工作之前进行时钟同步。

可选地，若探测信号仅包括两个移频量，那么第一光纤振动监测系统发送的探测信号在待测光纤中部返回触发响应信号，如果该触发响应信号与第二光纤振动监测系统发送的探测信号被第一光纤振动监测系统接收时间满足要求时，则判定两个光纤振动监测系统完成时钟同步。其中，时钟同步由信号处理器根据数据处理结果自动调节信号发生器来实现。

其中，若探测信号仅包括两个移频量，如图4所示，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统周期性地交替发出移频量为f1与f2的探测信号。首先，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统进行时钟同步，两个光纤振动监测系统以相同的重复频率各自周期性地交替发出移频量为f1、f2的探测信号，其中第一光纤振动监测系统发送移频量为f1的探测信号的同时第二光纤振动监测系统发送移频量为f2的探测信号，第一光纤振动监测系统在整个移频量为f1的探测信号的发送周期内均可以接收到移频量为f1的探测信号的响应信号，但是只有在特定的时间之后才能接收到第二光纤振动监测系统所发送的移频量为f2的探测信号，结合图5，在第一光纤振动监测系统接收到移频量为f1的探测信号的在光纤的中部的响应信号时，同时开始接收到第二光纤振动监测系统所发送的移频量为f2的探测信号，此时两个光纤振动监测系统完成时钟同步。

其中，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统在工作中需要每隔一段时间进行时钟同步效果判定，当偏离超过设定的阈值时执行时钟同步操作。

在上述实施例中，由于使用了时钟同步技术，只需要占用一根纤芯即可完成两个光纤振动监测系统对测任务，此外两个光纤振动监测系统会在工作中周期性地或在工作之前进行时钟同步，可以有效避免两个光纤振动监测系统发出探测信号之间相互干扰。

在其中一个实施例中，两个光纤振动监测系统使用一根纤芯对测过程中可以包括以下步骤：

若探测信号仅包括两个移频量，那么第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统周期性地交替发出移频量为f1与f2的探测信号。首先，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统进行时钟同步，两个光纤振动监测系统以相同的重复频率各自周期性地交替发出移频量为f1、f2的探测信号，其中第一光纤振动监测系统发送移频量为f1的探测信号的同时第二光纤振动监测系统发送移频量为f2的探测信号，两个光纤振动监测系统都在接收到上一个移频量探测信号返回的触发响应信号后发送一下移频量的探测信号；第二，在每个周期内第一信号处理器使用与当前发出的探测信号移频量匹配的滤波器对接收到的响应信号进行滤波，解调出监测范围各位置的相位；第三，在空间上进行相位差分，其中光纤中部位置差分距离大于探测信号脉宽和时钟同步误差的综合宽度，其他位置的差分距离大于脉冲信号宽度的一半，通过差分相位随时间的变化反应振动信号的强度、频率和位置信息，并使用模式识别算法对振动事件进行分类，并将结果发给上位机软件，由上位机软件进行威胁事件预警。第四，在振动监测过程中每隔一段时间进行时钟同步效果判定，即一端主机接收到对端主机发出的探测脉冲信号时，同一时刻接收到的本端主机发出的探测脉冲的响应信号是否是从光缆中部返回，当偏离超过设定的阈值时执行时钟同步操作。

其中，光纤中部位置差分距离大于探测信号脉宽和时钟同步误差的综合宽度是由于在某些场景中可能会存在纤芯资源紧缺的情况，需要在光缆的同一根光纤中进行对测，导致光纤中部位置返回的响应信号无法被准确探测，为了避免光纤中部位置的探测盲区，对光纤中部位置单独采用更大的差分距离进行处理，因此该差分距离大于时钟同步误差和探测光脉宽的综合效果。

在上述实施例中，由于使用两个光纤振动监测系统对测过程中，光纤振动监测系统周期性地交替发出不同移频量的探测信号，并通过匹配的滤波器来消除前一个探测信号在待测光纤后半段产生的响应信号的影响，不需要等待探测信号在整条光纤中完成往返，从而缩短了等待时间。

在其中一个实施例中，两个光纤振动监测系统使用两根纤芯对测过程中可以包括以下步骤：

若探测信号仅包括两个移频量，那么第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统周期性地交替发出移频量为f1与f2的探测信号。首先，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统各占一个纤芯，第一光纤振动监测系统与第二光纤振动监测系统周期性地交替发出移频量为f1与f2的探测信号，当光纤振动监测系统的探测器接收到在预设距离处返回的触发响应信号后，光纤振动监测系统发送另一个移频量的探测信号；第二，在每个周期内信号处理器使用与当前发出的探测信号移频量匹配的滤波器对接收到的响应信号进行滤波，解调出监测范围各位置的相位；第三，在空间上进行相位差分，差分距离大于探测信号脉冲宽度的一半，通过差分相位随时间的变化反应振动信号的强度、频率和位置信息，并使用模式识别算法对振动事件进行分类，并将结果发给上位机软件，由上位机软件进行威胁事件预警。

在上述实施例中，由于在光缆纤芯资源充足的条件下使用两根纤芯进行对测，每个光纤振动监测系统独占一个纤芯，这样可以省略在振动监测前或工作中周期性地进行时钟同步的操作，使监测过程更加简单、方便。

在其中一个实施例中，如图6所示，提供了一种并行监测的振动监测系统，可以包括：第二光信号发生模块601、第二信号发生模块602、第二信号发送模块603、第二信号接收模块604以及第二信号处理模块605。

第二光信号发生模块601的输出端与第二信号发生模块602的输入端相连接，第二信号发生模块602的输出端与第二信号发送模块603的输入端相连接，控制端与第二信号处理模块605的输出端相连接，第二信号发送模块603的输出端与待测光纤相连接，第二信号接收模块604的输入端与待测光纤相连接，第二信号处理模块605的输入端与第二信号接收模块的输出端相连接。

第二光信号发生模块601、第二信号发生模块602的限定可以参见上文对第一光信号发生模块100、第一信号发生模块200的限定，在此不再赘述。其中，第二信号发送模块603是将第二信号发生模块602所生成的探测信号依次发送至至少两路待测光纤的，其中每一路待测光纤中的当前探测信号是在前一探测信号对应的触发响应信号接收后发送的，该触发响应信号是在待测光纤的预设距离处返回的，预设距离可以是用户预先设置的，其与移频量相关，例如若是探测信号仅包括两个不同的移频量，则预设距离可以为待测光纤的二分之一距离。若探测信号包括三个移频量交替切换，则预设距离可以为待测光纤的三分之一处，这样不需要在探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号，可以减少探测时间，增加对振动信号的响应频率。

第二信号接收模块604，从待测光纤接收探测信号对应产生的响应信号。其中可选地，响应信号从待测光纤预设距离处返回的时间是由第二信号处理模块605计算得出的，第二信号处理模块605根据待测光纤的长度计算得到探测信号从待测光纤另一端返回响应信号的时间，这样根据该时间来确定探测信号从预设距离返回的触发响应信号的接收时间，大于该接收时间后发送下一探测信号即可。其中若是以二分之一距离为例，则获取到探测信号从待测光纤另一端返回响应信号的时间，在探测信号发射时开始计时，在经过了所获取的时间的一半后，再发送下一探测信号。

第二信号处理模块605可以对第二光信号发生模块601产生的光信号以及对第二信号接收模块604接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。具体地，第二信号处理模块605通过对拍频信号进行解调处理以得到待处理信号，例如解调出待测光纤各位置的相位，然后根据待处理信号得到振动事件的信息，例如在空间上进行相位差分，通过差分相位的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息。其中，第二光信号发生模块601产生光信号，并将光信号输入至第二信号发生模块602，第二信号发生模块602对光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，并将探测信号发送至第二信号发送模块603，第二信号发送模块603将第二信号发生模块602所生成的探测信号依次发送至待测光纤，探测信号产生的响应信号由第二信号接收模块604接收后交由第二信号处理模块605，第二信号处理模块605对第二光信号发生模块601产生的光信号以及对第二接收模块604接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。

上述并行监测的光纤振动监测系统，首先由第二光信号发生模块601产生光信号，再由第二信号发生模块602对光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号，通过发送不同移频量的探测信号并由第二信号处理模块605对其进行滤波以避免前一探测信号对后一探测信号的影响，这样无需等待前一探测信号从待测光纤的尾端返回响应信号后，再发送后一探测信号，从而减少了等待时间。与此同时，第二信号发送模块603可将探测信号依次发送至至少两路待测光纤上，从而实现同一时间检测多条光纤，因此在超远距离监测中，可以减少至少一半的光纤振动监测系统，从而减少应用成本的支出。

在其中一个实施例中，第二信号发送模块603包括第二光纤放大器、第四耦合器以及至少两个第二环形器；第二光纤放大器的输入端与第二信号发生模块602的输出端相连接，输出端与第四耦合器的输入端相连接，第四耦合器的输出端分别与至少两个第二环形器的第一端相连接，一个第二环形器的第二端与一条待测光纤相连接；第二光纤放大器用于对探测信号进行放大处理，并将放大后的探测信号通过第四耦合器后，并行经由至少一个第二环形器的第一端和第二端发射至对应的待测光纤上。

其中，第二光纤放大器用于放大探测信号的光功率，第二环形器的第一端用于接收探测信号，第二端将探测信号发送至待测光纤，其中第二环形器的主要作用是为了实现信号隔离，即将探测信号和接收的响应信号进行隔离。

其中，光产生器产生光信号，将光信号输入至频率采样单元，频率采样单元将光信号调制多个移频量交替变化的探测信号，将探测信号发送至第二光纤放大器，第二光纤放大器接收到探测信号后将其进行放大处理，并将放大后的探测信号发送至第四耦合器，第四耦合的输入端在接收到经放大处理的探测信号后将其分为至少两路后分别发送至至少两个第二环形器的第一端，并通过每一个第二环形器的第一端和第二端将待测信号发送至对应的待测光纤上。其中，每一路待测光纤中的当前探测信号是在前一探测信号对应的触发响应信号接收后发送的，该触发响应信号是在待测光纤的预设距离处返回的。

在上述实施例中，第四耦合器所拆分的探测信号的数量和第二环形器的数量与待测光纤的数量相同，由于使用了第四耦合器和多个第二环形器可以将探测信号分为多路并将其发送至每一路待测光纤上，从而实现同时探测多路待测光纤。

在其中一个实施例中，第二信号接收模块604包括至少一个第六耦合器；至少一个第六耦合器的输入端与至少一个第二环形器的第三端相连接，且一个第六耦合器的输入端与一个第二环形器的第三端相连接，输出端与第二信号处理模块605的输入端相连接；至少一个第二环形器的第二端接收探测信号在光纤中产生的响应信号，并将响应信号通过对应的第二环形器的第三端传输至对应的第六耦合器。

其中，至少一个第二环形器的第三端接收到探测信号后，通过每一个第二环形器的第三端将其发送给对应的第六耦合器的第二输入端，每一个第六耦合器通过输出端将其发送给第二信号处理模块605。

在上述实施例中，第六耦合器的数量与待测光纤的数量相同，由于使用了第六耦合器，可以将待测光纤中返回的响应信号及第五耦合器中的本振光发生拍频干涉后的信号发送至第二数据预处理单元，进而对拍频信号作进一步处理。

在其中一个实施例中，第二信号处理模块605包括第二信号处理器和至少一个第二数据预处理单元；第二光信号发生模块601还包括第五耦合器和第七耦合器；第五耦合器的输入端与光产生器的输出端相连接，第一输出端与第二频率采样单元的输入端相连接，第二输出端与第七耦合器的输入端相连接；第七耦合器的输出端与至少一个第六耦合器相连接；至少一个第二数据预处理单元的输入端与至少一个第六耦合器的输出端相连接，至少一个第二数据预处理单元的输出端与第二信号处理器的输入端相连接；至少一个第二数据预处理单元将对拍频信号进行预处理后形成数据流发给第二信号处理器，第二信号处理器对数据流进行处理，得到振动事件的信息。

其中，第二数据预处理单元用于对拍频信号进行处理，得到对应的数据流，第二信号处理器用于对数据流进行处理解调出每一待测光纤各位置的相位，并在相位上进行差分并通过差分的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息，第一信号处理器还可以控制信号发生器输出调制信号。

具体地，第二信号处理模块605可以包括多个第二数据预处理单元，每一个第二数据预处理单元包括平衡探测器和采集卡，每一个第二数据预处理单元中的平衡探测器的第一输入端与第六耦合器的第一输出端相连接，第二输入端和第六耦合器的第二输出端相连接，输出端与采集卡的输入相连接。其中，平衡器用于将第六耦合器输出的本振光和响应信号干涉产生的拍频光信号转变为电信号发送给采集卡，由采集卡进行数据采集转变为数据流，并将数据流发送给第二信号处理器。其中，平衡探测器和采集卡通道的数量与待测光纤的数量相同。

第五耦合器的分光比优选地为10:90，这样设置的原因是保证探测光路和本地光路都有足够的光功率。

第四、第六、第七耦合器的分光比优选地为50:50，这样设置的原因是响应信号和本振光的干涉对比度最高，信号的测量效果最好。但是本领域技术人员可以理解的是上述第四、第五、第六、第七耦合器的分光比可以根据需要进行设置，在此不做具体限定。

可选的，多个第二数据预处理单元中的多个采集卡可以是一个多通道采集卡，多通道采集卡的多个输入端与多个平衡探测器的输出端相连接，多通道采集卡在接收到平衡探测器发送的电信号后对其进行数据采集转变为多路数据流，并将多路数据流发送给第二信号处理器，第二信号处理器分别对多路数据流行进行处理，从中恢复出多路待测光纤感应到的振动信号的波形、强度、频率和位置等信息。

其中，如图7所示，光产生器产生光信号，并将光信号通过第五耦合器拆分为两路，一路输入至第二信号发生模块602，另一路输入至第七耦合器，第七耦合器将其拆分为多路分别入射对应的第六耦合器的第一输入端，至少一个第二环形器的第二端接收响应信号后，将其分别发送至对应的第六耦合器的第二输入端。其中，第五耦合器将本振光发送给第七耦合器，第七耦合器将其分为多路分别发送至对应的第六耦合器，第六耦合器通过输出端将响应信号和本振光发生拍频干涉后的信号发送给对应的平衡探测器，平衡探测器将拍频光转变为电信号，并将其发送对应的至采集卡，由对应的采集卡进行数据采集转变为多路数据流发送给第二信号处理器，第二信号处理器对多路数据流分别进行处理，并对每一路数据流进行滤波分别获得不同移频量探测信号的响应信号，进而解调出每一路待测光纤各位置的相位，并在在空间上进行相位差分，通过相位差分的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息。

在上述实施例中，第二数据预处理单元的数量与待测光纤的数量相同，由于使用了多个第二数据预处理单元和第二信号处理器可并行对多路拍频信号处理形成多路数据流，并由第二信号处理器模块对多路数据流分别进行解调、相位差分，从中恢复每一路待测光纤振动信号的波形、强度、频率、位置等信息。

在其中一个实施例中，如图8所述，提供了一种两端对测的并行监测的光纤振动监测系统，至少一台并行监测的振动监测系统的第二信号发送模块603和第二信号接收模块604与至少两条待测光纤相连接。

可选地，如图7所示，若待测光纤的数量为两条，那么并行监测的光纤振动监测系统的第二发送模块中含有两个第二环形器即第二环形器1和第二环形器2，第二接收模块中含有两个第六耦合器即第六耦合器1和第六耦合器2，第二信号处理模块605中包括两个第二数据预处理单元和一个第二信号处理器，其中两个第二数据预处理单元共用一个双通道采集卡，即两个第二数据预处理单元包括第一平衡探测器、第二平衡探测器和双通道采集卡。第二环形器1和第二环形器2的第二端分别与第一待测光纤和第二待测光纤相连接，第六耦合器1和第六耦合器2的第二端分别与第二环形器1和第二环形器2的第三端相连接，其中第六耦合器1和第六耦合器2的第一端分别与第七耦合器的输出端相对应用于接收本振光，第六耦合器1和第六耦合器2在收到对应的本振光及响应信号后将拍频信号分别发送至对应的第一平衡探测器和第二平衡探测器。

其中，光信号发生器产生光信号，并将光信号通过第五耦合器拆分为两路，一路输入至第二信号发生模块602，另一路输入至第七耦合器，第七耦合器将其拆分为两路分别入射第六耦合器1和第六耦合器2的第一输入端，第二环形器1和第二环形器2的第二端分别接收到在第一待测光纤与第二待测光纤返回的响应信号后，将其分别发送至对应的第六耦合器1和第六耦合器2的第二输入端。其中，第五耦合器将本振光发送给第七耦合器，第七耦合器将其分为两路分别发送至第六耦合器1和第六耦合器2，第六耦合器1和第六耦合器2通过输出端将本振光和响应信号发生拍频干涉后的信号发送给第一平衡探测器和第二平衡探测器的输入端，第一平衡探测器和第二平衡探测器将拍频光转变为电信号，并将其发送对应的双通道采集卡，由双通道采集卡进行数据采集转变为两路数据流发送给第二信号处理器，第二信号处理器对两路数据流分别进行处理，并对每一路数据流进行滤波分别获得不同移频量探测信号的响应信号，进而解调出每一路待测光纤各位置的相位，并在在空间上进行相位差分，通过相位差分的变化反应振动信号的强度、频率和位置等信息。

在上述实施例中，由于第二信号发送模块603与第二信号接收模块604中含有与待测光纤数量相同的第二环形器和第六耦合器，可以同时将探测信号发送至多路待测光纤以及同时接收多路待测光纤返回的响应信号，并发送至对应的平衡探测器和双通道采集卡作下一步处理，从而实现并行监测多路待测光纤。

在其中一个实施例中，结合图8，待测光纤中的并行监测的光纤振动监测系统按照预设方向单向逐次向前一台并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步。

在使用并行监测的光纤振动监测系统监测之前，会按照整个待测范围的各段光纤损耗以及机房位置合理部署并行监测的光纤振动监测系统，其中每段待测光纤损耗不超过满足两个并行监测的光纤振动监测系统对测的最大损耗，并按照光纤走向对并行监测的光纤振动监测系统进行编号。按照编号从第二个并行监测的光纤振动监测系统开始单方向逐次与前一台并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步，第二并行监测的光纤振动监测系统与第一并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步，使第二并行监测的光纤振动监测系统发出第一探测信号的那个周期内，在监测待测光纤2的通道内第二并行监测的光纤振动监测系统测得另一探测信号的同时正好接收到本端探测信号从待测光纤2的中部返回的响应信号，随后第三并行监测的光纤振动监测系统与第二并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步，使第三并行监测的光纤振动监测系统发出第一探测信号的那个周期内，在监测待测光纤3的通道内第三并行监测的光纤振动监测系统测得另一探测信号的同时正好接收到本端探测信号从待测光纤3的中部返回的响应信号，直至完成最后一台并行监测的光纤振动监测系统测的时钟同步。

其中，上述时钟同步由第二信号处理器根据数据处理结果自动调节信号发生器来实现。

在上述实施例中，在使用多台并行监测的光纤振动监测系统在超远距离振动监测中，按照预设方向单向逐次向前一台并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步，使每一台并行监测的光纤振动监测系统发出的探测信号之间不会相互干扰。

在其中一个实施例中，多个并行监测的光纤振动监测系统使用同一条光纤对测过程中可以包括以下步骤：

若探测信号仅包括两个移频量。首先，按照整个待测范围的各段待测光纤损耗及机房位置合理部署并行监测的光纤振动监测系统，每段待测光纤损耗不超过满足两个并行监测的光纤振动监测系统对测的最大损耗，并按照光纤走向对主机进行编号。第二，各并行监测的光纤振动监测系统的探测信号重复频率按照各段待测光纤中最长的那一段光纤进行对测所需的重复频率来进行设置，并行监测的光纤振动监测系统的两个并行监测通道的监测长度按照每个通道各自对测的那段光纤进行设置。第三，按照预设方向单向逐次向前一台并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步。第四，在每个周期内第二信号处理器对两个通道的响应信号进行并行处理，使用与当前发出的探测信号移频量匹配的滤波器对接收到的响应信号进行滤波，解调出各自通道待测光纤监测范围内的相位，并在空间上进行相位差分，其中光纤中部位置差分距离大于探测信号脉宽和时钟同步误差的综合宽度，其他位置的差分距离大于脉冲信号宽度的一半，通过差分相位随时间的变化反应振动信号的强度、频率和位置信息，并使用模式识别算法对振动事件进行分类，并将结果发给上位机软件，由上位机软件进行威胁事件预警。第五，在振动监测过程中每隔一段时间进行时钟同步效果判定，即前一个并行监测的光纤振动监测系统发出的探测信号是否在当前并行监测的光纤振动监测系统中与当前并行监测的光纤振动监测系统发出的探测信号在对应通道的待测光纤中部距离返回的触发响应信号被同时探测到，当偏离超过设定的阈值时执行时钟同步操作。

在上述实施例中，由于并行监测的光纤振动监测系统可同时监测多路待测光纤，因此在超远距离的监测过程中，可以减少至少一半数量的光纤振动监测系统，从而减少应用成本支出。

在其中一个实施例中，多个并行监测的光纤振动监测系统使用两条光纤对测过程中可以包括以下步骤：

若探测信号仅包括两个移频量。首先，按照整个待测范围的各段待测光纤损耗及机房位置合理部署并行监测的光纤振动监测系统，每段待测光纤损耗不超过满足两个并行监测的光纤振动监测系统对测的最大损耗，并按照光纤走向对主机进行编号。第二，各并行监测的光纤振动监测系统的探测信号重复频率按照各段待测光纤中最长的那一段光纤进行对测所需的重复频率来进行设置，并行监测的光纤振动监测系统的两个并行监测通道的监测长度按照每个通道各自对测的那段光纤进行设置。第三，在每个周期内第二信号处理器对两个通道的响应信号进行并行处理，使用与当前发出的探测信号移频量匹配的滤波器对接收到的响应信号进行滤波，解调出各自通道待测光纤监测范围内的相位，并在空间上进行相位差分，差分距离大于脉冲信号宽度的一半，通过差分相位随时间的变化反应振动信号的强度、频率和位置信息，并使用模式识别算法对振动事件进行分类，并将结果发给上位机软件，由上位机软件进行威胁事件预警。

在上述实施例中，由于在光缆纤芯资源充足的条件下使用两根纤芯进行对测，每个并行监测的光纤振动监测系统独占一个纤芯，这样可以省略在振动监测前或工作中周期性地进行时钟同步的操作，使监测过程更加简单、方便。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光纤振动监测系统，其特征在于，所述光纤振动监测系统包括：

第一光信号发生模块，用于产生光信号；

第一信号发生模块，所述第一信号发生模块的输入端与所述第一光信号发生模块的输出端相连接，控制端与第一信号处理模块的输出端相连接，输出端与第一信号发送模块的输入端相连接；所述第一信号发生模块用于根据所述第一信号处理模块的控制信号对所述光信号进行处理得到至少两个不同移频量的探测信号；

第一信号发送模块，所述第一信号发送模块的输出端与待测光纤相连接，所述第一信号发送模块用于依次发送所述探测信号至所述待测光纤；

第一信号接收模块，所述第一信号接收模块的输入端与所述待测光纤相连接，输出端与所述第一信号处理模块的输入端相连接，所述第一信号接收模块用于从所述待测光纤接收所述探测信号对应产生的响应信号；

第一信号处理模块，所述第一信号处理模块用于对所述第一光信号发生模块产生的所述光信号以及对所述第一接收模块接收到的响应信号进行处理，得到对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。

2.根据权利要求1所述的光纤振动监测系统，其特征在于，所述第一信号发生模块包括频率采样单元以及信号发生单元，所述第一光信号发生模块包括光产生器，所述光产生器的输出端与所述频率采样单元的输入端相连接，所述频率采样单元的控制端与所述信号发生单元的输出端相连接，所述信号发生单元的控制端与所述第一信号处理模块的输出端相连接；

所述光产生器产生光信号，并输出光信号至频率采样单元；所述频率采样单元在所述信号发生单元的控制下对所述光信号进行调制得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号；

所述频率采样单元包括扫频子单元和脉冲子单元，所述扫频子单元的输入端与所述光产生器的输出端相连接，控制端与所述信号发生单元的第一输出端相连接，输出端与所述脉冲子单元的输入端相连接，所述脉冲子单元的控制端与所述信号发生单元的第二输出端相连接，输出端与所述第一信号发送模块的输入端相连接；所述扫频子单元的调制周期和所述脉冲子单元调制周期不同，所述扫频子单元用于将所述光信号调制为线性扫频光，所述脉冲子单元用于将所述线性扫频光调制为窄脉宽的探测信号；或者所述频率采样单元包括扫频子单元，所述扫频子单元的输入端与所述光产生器的输出端相连接，控制端与所述信号发生单元的输出端相连接，输出端与所述第一信号发送模块的输入端相连接；所述扫频子单元用于在所述信号发生单元的控制下对所述光信号进行调制得到扫频光，配合第一信号处理模块的滤波功能得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号。

3.根据权利要求1所述的光纤振动监测系统，其特征在于，所述第一信号发送模块包括第一光纤放大器以及第一环形器，所述第一光纤放大器的输入端与所述第一信号发生模块的输出端相连接，输出端与所述第一环形器的第一端相连接，所述第一环形器的第二端与所述待测光纤相连接；

所述第一光纤放大器用于对所述探测信号进行放大处理，并将放大后的探测信号通过第一环形器的第一端和第二端发射至所述待测光纤上。

4.根据权利要求1所述的光纤振动监测系统，其特征在于，所述第一信号接收模块包括第二耦合器；所述第二耦合器的第二输入端与所述第一环形器的第三端相连接，输出端与所述第一信号处理模块的输入端相连接；

所述第一环形器的第三端口接收所述探测信号产生的响应信号，并将所述响应信号传输至所述第二耦合器。

5.根据权利要求1所述的光纤振动监测系统，其特征在于，所述第一信号处理模块包括第一数据预处理单元和第一信号处理器；所述第一光信号发生模块还包括第一耦合器；所述第一耦合器的输入端与所述光产生器的输出端相连接，第一输出端与所述频率采样单元的输入端相连接，第二输出端与所述第二耦合器的第一输入端相连接；所述第一数据预处理单元的输入端分别与所述第二耦合器的输出端相连接，所述第一数据预处理单元的输出端与第一信号处理器的输入端相连接；

所述第一数据预处理单元对所述第二耦合器输出的拍频干涉信号进行预处理后形成数据流发给所述第一信号处理器，所述第一信号处理器对所述数据流进行处理得到振动事件的信息。

6.一种两端对测的光纤振动监测系统，包括两个权利要求1-5任意一项所述的光纤振动监测系统，两个所述光纤振动监测系统分别位于待测光缆的两端，且两个所述光纤振动监测系统在同一时间发送的探测信号频率不同。

7.根据权利要求6所述的两端对测的光纤振动监测系统，其特征在于，两个所述光纤振动监测系统在工作中周期性地或在工作之前进行时钟同步；所述时钟同步之前还判断是否需要进行时钟同步。

8.一种并行监测的振动监测系统，其特征在于，所述并行监测的振动监测系统包括：

第二光信号发生模块，所述第二光信号发生模块包括光产生器，用于产生光信号；

第二信号发生模块，所述第二信号发生模块的输入端与所述第二光信号发生模块的输出端相连接，控制端与第二信号处理模块的输出端相连接，输出端与第二信号发送模块的输入端相连接；所述第二信号发生模块用于根据所述第二信号处理模块对所述光信号进行处理得到至少两个不同移频量交替变化的探测信号；

第二信号发送模块，所述第二信号发送模块的输出端与待测光纤相连接，所述第二信号发送模块用于并行依次发送所述探测信号至至少两路待测光纤；

第二信号接收模块，所述第二信号接收模块的输入端与所述待测光纤相连接，输出端与所述第二信号处理模块的输入端相连接，所述第二信号接收模块用于从所述待测光纤接收所述探测信号对应产生的响应信号；

第二信号处理模块，所述第二信号处理模块用于对所述第二光信号发生模块产生的所述光信号以及对至少一个所述第二接收模块接收到的响应信号进行处理，得到每一所述待测光纤对应的待处理信号，并根据待处理信号进行处理以得到振动事件的信息。

9.根据权利要求8所述的并行监测的振动监测系统，其特征在于，所述第二信号发送模块包括第二光纤放大器、第四耦合器以及至少两个第二环形器；所述第二光纤放大器的输入端与所述第二信号发生模块的输出端相连接，输出端与所述第四耦合器的输入端相连接，所述第四耦合器的输出端分别与至少两个第二环形器的第一端相连接，一个所述第二环形器的第二端与一路所述待测光纤相连接；所述第二光纤放大器用于对所述探测信号进行放大处理，并将放大后的探测信号通过所述第四耦合器后，并行经由至少一个所述第二环形器的第一端和第二端发射至对应的待测光纤上；

所述第二信号接收模块包括至少一个第六耦合器；至少一个所述第六耦合器的输入端与至少一个所述第二环形器的第三端相连接，且一个第六耦合器的输入端与一个第二环形器的第三端相连接，输出端与所述第二信号处理模块的输入端相连接；至少一个所述第二环形器的第二端接收所述探测信号产生的响应信号，并将所述响应信号通过对应的所述第二环形器的第三端传输至对应的第六耦合器；

所述第二信号处理模块包括第二信号处理器和至少一个第二数据预处理单元；所述第二光信号发生模块还包括第五耦合器和第七耦合器；所述第五耦合器的输入端与所述光产生器的输出端相连接，第一输出端与第二频率采样单元的输入端相连接，第二输出端与第七耦合器的输入端相连接；所述第七耦合器的输出端与至少一个所述第六耦合器相连接；至少一个所述第二数据预处理单元的输入端与至少一个所述第六耦合器的输出端相连接，至少一个第二数据预处理单元的输出端与第二信号处理器的输入端相连接；至少一个所述第二数据预处理单元将对拍频干涉信号进行预处理后形成数据流发给所述第二信号处理器，所述第二信号处理器对所述数据流进行处理，得到振动事件的信息。

10.一种两端对测的并行监测的光纤振动监测系统，包括至少一台权利要求8-9任意一项所述的并行监测的振动监测系统，至少一台所述并行监测的振动监测系统的第二信号发送模块和所述第二接收信号模块与至少两条待测光纤相连接；

所述待测光纤中的并行监测的光纤振动监测系统按照预设方向单向逐次向前一台并行监测的光纤振动监测系统进行时钟同步。

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