CN201983852U - 一种新型分布式光纤振动传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型分布式光纤振动传感系统，通过在传统的光纤振动传感系统基础上引入由光纤耦合器和延迟光纤搭建的白光干涉仪，从而大大降低了系统对光源部分的要求，提高了测量精度，降低了生产成本。

Description

一种新型分布式光纤振动传感系统

技术领域

本实用新型涉及分布式光纤振动传感技术领域，尤其设计分布式光纤振动传感系统的白光干涉技术。

背景技术

分布式光纤振动传感系统(RDVS)是一种基于瑞利散射的分布式光纤振动系统。一方面，当窄线宽脉冲光在传感光纤中进行传输时，会产生瑞利散射信号，其中背向传输的即为背向散射信号，并且同步传输的背向散射信号之间会发生干涉；另一方面，散射位置处的振动基于弹光效应会直接或者间接地改变散射光的相位，导致干涉信号发生改变。通过对干涉光信号的接收和处理就可以实现对振动信号的分布式测量。

传统RDVS技术是一种基于光干涉的光纤传感技术，对系统光源有着非常高的要求，特别是光谱宽度(kHz～MHz)、光谱稳定性、大功率、窄脉冲等。光谱宽度直接关系到系统是否可以检测到振动信号，而光谱稳定性则直接关系到系统信噪比，大功率窄脉冲是实现OTDR技术不可缺少的。为此，光源成了传统RDVS技术的一项瓶颈技术，主要体现在两个方面，一是技术上的，一是成本上的。目前，通常采用窄线宽连续光纤激光器、声光调制器及光纤放大器组合的方式，以实现RDVS光源窄线宽、大功率、窄脉冲的要求。这大大增加了系统复杂程度和成本。

发明内容

为了解决上述技术中存在的问题，本实用新型涉及一种新型分布式光纤振动传感系统。

本实用新型采用的技术方案为：一种新型分布式光纤振动传感系统，包括分布式光纤振动传感主机和传感光纤，其特征在于：所述的光纤振动传感主机内设有光纤耦合器和延迟光纤搭建的白光干涉仪。

所述的分布式光纤振动传感主机包括：脉冲光源，接收模块，采集模块，处理及控制模块及白光干涉仪。

所述的光纤耦合器可以为两个2×2光纤耦合器，也可以为一个3×3光纤耦合器。

所述的脉冲光源是一种普通的窄脉冲大功率光源，其光谱通常在nm级，光谱稳定性要求一般。所述的脉冲光源发出的脉冲光经过由光纤耦合器及延迟光纤组成的白光微分干涉仪后，会形成两个延迟脉冲分别进入传感光纤，产生相应的背向瑞利散射光，背向瑞利散射光信号经过白光微分干涉仪后会有一部分会形成干涉，通过接收模块和采集模块接收干涉信号，并通过信号处理及控制模块对接收到的干涉信号进行处理和分析，从而获得传感光纤

本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型的关键是在传统RDVS基础上引入白光微分干涉仪，从而大大降低了系统对光源部分的要求，提高了测量精度，降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施步骤。

实施例1：一种新型分布式光纤振动传感系统，如图1所示，包括分布式光纤振动传感主机和传感光纤5。分布式光纤振动传感主机的内部结构为：脉冲光源1和2×2光纤耦合器2相连，2×2光纤耦合器2的另一端口连接接收模块6，接收模块6和采集模块7相连，采集模块7和处理及控制模块8相连，脉冲光源1发出的同步脉冲信号连接到采集模块7。2×2光纤耦合器2和2×2光纤耦合器3的两个端口分别通过普通光纤和延迟光纤4相连，2×2光纤耦合器3的输出端和传感光纤5相连。

脉冲光源1发出的光脉冲分别依据路线a-b-c-d和a-f-c-d，经过2×2光纤耦合器2、2×2光纤耦合器3及延迟光纤4，分别形成两个延迟光脉冲①和②，先后进入传感光纤5，并分别产生各自后向瑞利散射光。其中，依据路线d-e-f-g传输的由光脉冲①产生的后向瑞利散射光和依据路线d-c-b-g传输的由光脉冲②产生的背向瑞利散射光在接收模块6处会发生干涉，接收模块6不断接收放大该干涉信号。另外，脉冲光源1在与发出光脉冲时刻相差固定间隔的某个时刻发出一个同步信号，该同步信号启动采集模块7，采集模块7以此同步信号作为时间原点，将接收模块6接收放大的干涉信号转化为数字化序列，再经过信号处理及控制模块8的处理，我们就可以获得传感光纤5所处环境的振动分布信号。

实施例2：一种新型分布式光纤振动传感系统，入图2所示：包括分布式光纤振动传感主机和传感光纤5。分布式光纤振动传感主机的内部结构为：脉冲光源1和3×3光纤耦合器9相连，3×3光纤耦合器9两侧的一个端口通过延迟光纤4相连，3×3光纤耦合器9的输出端和传感光纤5相连，3×3光纤耦合器9的第三输入端口连接接收模块6，接收模块6和采集模块7相连，采集模块7和处理及控制模块8相连，脉冲光源1发出的同步脉冲信号连接到采集模块7。

脉冲光源1发出的光脉冲分别依据路线a-b和a-c-d-b，经过耦合器9及延 迟光纤4，分别形成两个延迟光脉冲①和②，先后进入传感光纤5，并分别产生各自后向瑞利散射光。其中，依据路线b-d-c-e传输的由光脉冲①产生的背向瑞利散射光和依据路线b-e传输的由光脉冲②产生的背向瑞利散射光在接收模块6处会发生干涉，接收模块6不断接收放大该散射信号。另外，脉冲光源1在与发出光脉冲时刻相差固定间隔的某个时刻发出一个同步信号，该同步信号启动采集模块7，采集模块7以此同步信号作为时间原点，将接收模块6接收放大的干涉信号转化为数字化序列，再经过信号处理及控制模块8的处理，我们就可以获得传感光纤5所处环境的振动分布信号。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。

Claims (4)

1.一种新型分布式光纤振动传感系统，包括分布式光纤振动传感主机和传感光纤，其特征在于：所述的光纤振动传感主机内设有光纤耦合器和延迟光纤搭建的白光干涉仪。

2.根据权利要求1所述的一种新型分布式光纤振动传感系统，其特征在于：所述的光纤振动传感主机还包括脉冲光源，接收模块，采集模块，处理及控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种新型分布式光纤振动传感系统，其特征在于：所述的光纤振动传感主机内连接关系为，脉冲光源和一个2×2光纤耦合器的输入端相连，所述的2×2光纤耦合器的另一输入端连接一接收模块，接收模块和采集模块相连，采集模块和处理及控制模块相连，脉冲光源发出的同步脉冲信号连接到采集模块，所述的2×2光纤耦合器与另一个2×2光纤耦合器的两端口分别通过普通光纤和延迟光纤相连，另一个2×2光纤耦合器的输出端和传感光纤相连。

4.根据权利要求1所述的一种新型分布式光纤振动传感系统，其特征在于：所述的光纤振动传感主机内连接关系为，脉冲光源和3×3光纤耦合器相连，3×3光纤耦合器两侧的一个端口通过延迟光纤相连，3×3光纤耦合器的输出端和传感光纤相连，3×3光纤耦合器的第三输入端口连接接收模块，接收模块和采集模块相连，采集模块和处理及控制模块相连，脉冲光源发出的同步脉冲信号连接到采集模块。 

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