CN203053560U - 长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，包括手推平板车、测试台架、导管和冲击球，所述测试台架固定在所述手推平板车上，所述导管竖直设置在所述测试台架上，所述平板车上与所述导管竖直相对的区域为通孔，所述导管和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过，所述计程器安装于手推平板车上，用于计录手推平板车的行进距离，并在达到设定距离时发出蜂鸣声，提示做标定试验。本实用新型解决了现有标定方法或冲击测试装置不适于标定长距离分布式光纤振动监测系统的问题，具有冲击能量可控、重复性好、移动方便，可完成长距离分布式光纤振动监测系统任意位置处的灵敏度标定试验，适合在各种户外条件下使用的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于标定长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置。
背景技术
长距离分布式光纤振动监测系统以光缆作为传感器件，用于探测和定位作用于光缆任意一点的各种行为引起的振动（如人员行走、车辆经过、挖掘破坏等）。在实际应用中，受监测距离、埋设方式、光缆长度、土壤条件、气候环境等不确定因素影响，系统的灵敏度存在差异，以往是通过模拟各种行为产生振动源的方式检验系统灵敏度，但是这样的方式重复性差、不能量化。因此需要一个具有较好重复性、冲击能量可控的装置，对长距离分布式光纤振动监测系统的灵敏度进行标定。
目前，市场上还没有专用于长距离分布式光纤振动监测系统冲击标定的装置，现有的冲击测试装置均用于测量材料表面的耐冲击强度，按照冲击类型分类，主要有弹簧冲击装置、落球（锤）冲击装置、液压冲击装置，这些装置的优点是能够产生重复性较好的冲击，但它们都需要固定于试验台，并且产生的冲击能量有限，难以应用于长距离分布式光纤振动监测系统的标定。
当长距离分布式光纤振动监测系统应用于油气管线安全预警时，传感光缆的铺设位置与管线位置不同，不能按管线的地理坐标来检验光缆，因此，为了得到传感光缆一维分布上的灵敏度状态，还需要获取光缆的位置信息。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种重复性好、冲击能量可控的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，以获取长距离分布式光纤一维分布上的振动响应灵敏度状态，解决现有标定方法或冲击测试装置不适于标定长距离分布式光纤振动监测系统的问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，包括手推平板车、测试台架、导管、冲击球和计程器，所述测试台架固定在所述手推平板车上，所述导管竖直设置在所述测试台架上，所述手推平板车上与所述导管竖直相对的区域为通孔，所述导管和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过，所述计程器安装于手推平板车上，用于计录手推平板车的行进距离，并在达到设定距离时发出蜂鸣声，提示做标定试验。
优选地，所述计程器以电池供电，计程器内置单片机，并配置有里程显示器和蜂鸣器。
优选地，所述长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置还包括活动操作杆和设置在所述测试台架上的高度调节部件，所述活动操作杆水平铰接在所述高度调节部件上，所述高度调节部件用于调节所述活动操作杆距地面的高度，所述导管上开设有沿竖直方向延伸的窗口，所述活动操作杆的一端伸入所述窗口内，并可在其转动到不同位置时使置于所述导管内的冲击球停留其上或自由跌落。
优选地，所述高度调节部件包括支撑杆、调节螺栓和调节板，所述支撑杆水平设置在所述测试台架上，所述调节螺栓竖直旋合在所述水平支撑杆上的螺纹孔内，所述调节板套设在所述导管上，并支撑在所述调节螺栓上，所述活动操作杆水平铰接在所述调节板上。
优选地，所述冲击球的直径为15㎝。
优选地，所述冲击球为由橡胶表皮和内部填充物构成的实心圆球。
优选地，所述内部填充物为沙子。
优选地，所述冲击球的重量为7㎏。
本实用新型的工作原理为：采用冲击球自由落体的方式产生冲击能量，将人为模拟的主动随机冲击量化为标准冲击，再按照计程器提示，即可完成长距离分布式光纤振动监测系统任意位置处的灵敏度标定试验，从而为长距离分布式光纤振动监测系统在不同应用条件下、不同距离处的灵敏度评价提供客观依据。
冲击球置于垂直于地面的导管中，由一个活动操作杆支撑，转动活动操作杆后，冲击球失去支撑，以自由落体的方式跌落于埋设光缆的地面上，完成一次冲击。
所述活动操作杆水平铰接在一个用于调节其距地面的高度调节部件上，调节活动操作杆距地面的高度或/和冲击球的重量可以调节冲击球的重力势能。由于活动操作杆的支撑，冲击球跌落前处于静止状态，初始动能为零，因此，冲击球落地的冲击能量与冲击球的质量和活动操作杆距地面的高度成正比。
本实用新型的有益效果为：冲击能量可控、重复性好、移动方便，可完成长距离分布式光纤振动监测系统任意位置处的灵敏度标定试验，适合在各种户外条件下使用。
附图说明
图1是本实用新型实施例的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置的立体结构示意图；
图2是图1所示的标定装置的主视图；
图3是图1所示的标定装置的俯视图；
图4是长距离分布式光纤振动监测系统的标定原理示意图；
图5是某组测试记录的冲击信号电压—时间趋势图；
图6是某测试实例记录的冲击信号电压—距离趋势图；
图7是图4测试的光路路径表。
图中：1、手推平板车；2、测试台架；3、导管；4、活动操作杆；5、支撑杆；6、调节螺栓；7、调节板；8、计程器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
如图1～3所示，本实用新型实施例的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，包括手推平板车1、测试台架2、导管3冲击球和计程器8，所述测试台架1固定在所述手推平板车1上，所述导管3竖直设置在所述测试台架2上，所述平板车1上与所述导管3竖直相对的区域为通孔，所述导管3和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过，所述计程器8安装于手推平板车1的左前轮处，用于计录手推平板车1的行进距离，并在达到设定距离时发出蜂鸣声，提示做标定试验。
计程器8以电池供电，计程器内置单片机，并配置里程显示器和蜂鸣器。设置距离间隔（如500m），计程器从起点开始计数，每当达到距离间隔的整数倍时，蜂鸣器持续接通5秒，提示做一组测试。
进一步地，上述长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置还包括活动操作杆4和设置在所述测试台架2上的高度调节部件，所述活动操作杆4水平铰接在所述高度调节部件上，所述高度调节部件用于调节所述活动操作杆4距地面的高度，所述导管3上开设有沿竖直方向延伸的窗口，所述活动操作杆4的 一端伸入所述窗口内，并可在其转动到不同位置时使置于所述导管3内的冲击球停留其上或自由跌落。
所述高度调节部件包括两支撑杆5、两调节螺栓6和一调节板7，所述两支撑杆5水平且对称地设置在所述测试台架2上，所述两调节螺栓6分别竖直旋合在所述两水平支撑杆5上的螺纹孔内，所述调节板7套设在所述导管3及测试台架2上，并支撑在所述两调节螺栓6上，所述活动操作杆4水平铰接在所述调节板7上。
通过支撑杆5上的调节螺栓6，可控制调节板7的高度h，再配合冲击球，就可以产生不同大小的冲击能量。
所述冲击球为直径15cm的实心圆球，外表皮采用橡胶，内部根据需要填充沙子或其他填充物，通常重量为7Kg。
应用本实用新型进行标定的长距离分布式光纤振动监测系统采用干涉式光纤传感技术设计而成，其利用光缆感应所检测物理场，如温度、压力或振动等，并由此发生导光相位延迟，也即相位的改变，从而引起输出光强度的改变，进而得知待测物理场的变化。
如图4所示，入射光源是超辐射发光二极管(SLD)光源，3×3耦合器以品字形排列，反馈延时回路τ是一段延时为τ的光纤延时线，D是扰动源或扰动点(即扰动信号的位置，可为光缆上的任意位置)，反射端是镜面反射端(可采用法拉第旋转镜或者在光纤端头镀反射膜，反射率大于75％)，L是扰动源或扰动点D距反射端的距离，PIN是光电二极管，信号处理系统是包含数据采集卡、计算机、数据处理程序在内的整套系统。
只有形成干涉的光才能够携带扰动点D的相位信息，根据3×3耦合器分光比为1：1：1的特点，确定光路路径如表1所示。
由图4和表1可知，入射光经反射被光电二极管接收，最强的一路光路为b-e-f-e-c，且没有与其光程相近的另一路光，所以，这一路光的作用只是增大直路部分的光强，并不会影响最终结果；而同为3次经过耦合器因而光振幅相同、且光程相近的b-d-a-e-f-c和b-e-f-e-a-d-c两路光线，后者比前者在受到扰动的时间上延时了τ，二者可形成干涉，并且其相干光携带了扰动点D的扰动信息；至于其他光路的光线，则都需要4次以上经过耦合器，其中虽存在可以相互干涉的成对的光，但其强度很弱，因而可以忽略不计。
所述信号处理系统实时采集并记录扰动转换成的电压值，系统采样频率1Hz，每组测试重复5次，其记录的冲击信号电压—时间趋势如图5所示。假定一次冲击过程中的最大电压值表示该次冲击的响应值，取5次测试的平均值作为该测试点的系统响应值。这种多次重复的操作方式，可以有效地消除测试过程中的粗大误差。
沿着传感光缆分布区域，按照等距离间隔做冲击标定测试，得到如图6所示的冲击信号电压—距离趋势图，图中1500m和10000m处冲击信号电压相对于平均值较小，说明此处系统灵敏度较低。
本实用新型解决了现有标定方法或冲击测试装置不适于标定长距离分布式光纤振动监测系统的问题，具有冲击能量可控、重复性好、移动方便，可完成长距离分布式光纤振动监测系统任意位置处的灵敏度标定试验，适合在各种户外条件下使用的优点。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：包括手推平板车、测试台架、导管和冲击球，所述测试台架固定在所述手推平板车上，所述导管竖直设置在所述测试台架上，所述平板车上与所述导管竖直相对的区域为通孔，所述导管和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过，所述计程器安装于手推平板车上，用于计录手推平板车的行进距离，并在达到设定距离时发出蜂鸣声，提示做标定试验。
2.根据权利要求1所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：所述计程器以电池供电，计程器内置单片机，并配置有里程显示器和蜂鸣器。
3.根据权利要求1或2所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：还包括活动操作杆和设置在所述测试台架上的高度调节部件，所述活动操作杆水平铰接在所述高度调节部件上，所述高度调节部件用于调节所述活动操作杆距地面的高度，所述导管上开设有沿竖直方向延伸的窗口，所述活动操作杆的一端伸入所述窗口内，并可在其转动到不同位置时使置于所述导管内的冲击球停留其上或自由跌落。
4.根据权利要求3所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：所述高度调节部件包括支撑杆、调节螺栓和调节板，所述支撑杆水平设置在所述测试台架上，所述调节螺栓竖直旋合在所述水平支撑杆上的螺纹孔内，所述调节板套设在所述导管上，并支撑在所述调节螺栓上，所述活动操作杆水平铰接在所述调节板上。
5.根据权利要求1或2所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：所述冲击球的直径为15㎝。
6.根据权利要求1或2所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：所述冲击球为由橡胶表皮和内部填充物构成的实心圆球。
7.根据权利要求6所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：所述内部填充物为沙子。
8.根据权利要求1或2所述的长距离分布式光纤振动监测系统的标定装置，其特征在于：所述冲击球的重量为7㎏。
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