CN205785493U - 一种分布式光纤振动传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种分布式光纤振动传感装置包括激光器、第一环行器、第一耦合器、第二耦合器、传感光纤、法拉第旋镜、第二环行器、第一光纤布拉格光栅、第二数据采集模块、数据处理模块、脉冲激光模块、第三环行器、掺铒光纤放大器、第四环行器、第二光纤布拉格光栅和第一数据采集模块。本实用新型可以实现对传感光纤附近振动的精准定位，并且具有宽频率响应的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感领域，尤其涉及分布式光纤振动传感领域。
背景技术
近年来，分布式光纤振动传感由于其体小质轻、响应快、精度高、动态范围宽，具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性等优点，在许多领域得到了广泛的应用。分布式光纤振动传感能连续实时地监测光纤附近的振动，可用于大型工程现场以及重大政治、经济、军事基地的周界安防，具有很好的应用前景，是目前传感器领域研究的热点。
基于相位敏感的光时域反射技术的分布式光纤振动传感系统对振动定位精确，探测距离长，探测简单，但是其原理限制了其对振动的频率响应。而基于光干涉原理的振动传感系统虽然有很宽的频率响应，但是对振动点的定位却非常复杂，而且定位也不精确。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是实现一种不仅探测距离长、探测简单、对振动点的定位精确、具有很宽的频率响应的分布式光纤振动传感装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种分布式光纤振动传感装置，激光器连接第一环形器输入端，所述第一环形器的输出端连接第一耦合器的一个输入端口，第一环形器的返回端连接第二环形器的输入端，所述第二环形器的输出端连接第一光纤布拉格光栅，返回端经第二数据采集模块连接数据处理模块，所述第一耦合器的一个分光口连接第二耦合器的输入端口，且第一耦合器的另一个分光口连接第一耦合器的另一个输入端口，所述第二耦合器的分光口连接传感光纤，所述传感光纤的末端连接法拉第旋镜，所述第二耦合器的返回端连接第三环行器一个输出端口，所述第三环形器的输入端口连接脉冲激光模块，所述第三环形器的另一个输出端口经掺铒光纤放大器连接第四环行器的输入端，所述第四环形器的一个输出端口连接第二光纤布拉格光栅，另一个输出端口经第一数据采集模块连接数据处理模块，所述脉冲激光模块的驱动输出端口连接第一数据采集模块。
所述脉冲激光模块发射波长为1550nm的窄线宽脉冲激光。
所述激光器发射波长为1310nm的连续激光。
所述第一光纤布拉格光栅的反射中心波长为1310nm，所述第二光纤布拉格光栅的反射中心波长为1550nm。
所述第一耦合器为3dB耦合器，第二耦合器为1：99耦合器。
本实用新型可以实现对传感光纤附近振动的精准定位，并且具有宽频率响应的优点。
附图说明
下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为分布式光纤振动传感装置结构示意图；
上述图中的标记均为：1、激光器；2、第一环行器；3、第一耦合器；4、第二耦合器；5、传感光纤；6、法拉第旋镜；7、第二环行器；8、第一光纤布拉格光栅；9、第二数据采集模块；10、数据处理模块；11、脉冲激光模块；12、第三环行器；13、掺铒光纤放大器；14、第四环行器；15、第二光纤布拉格光栅；16、第一数据采集模块。
具体实施方式
本实用新型将相位敏感的光时域反射技术和基于光干涉原理的光纤传感技术结合，提出一种可以精准定位并且具有宽频率响应的分布式光纤振动传感装置，该装置不仅探测距离长，探测简单，对振动点的定位精确，而且具有很宽的频率响应。
如图1所示，分布式光纤振动传感装置包括激光器1、第一环行器2、第一耦合器3、第二耦合器4、传感光纤5、法拉第旋镜6、第二环行器7、第一光纤布拉格光栅8、第二数据采集模块9、数据处理模块10、脉冲激光模块11、第三环行器12、掺铒光纤放大器13、第四环行器14、第二光纤布拉格光栅15和第一数据采集模块16。其中脉冲激光模块11发射波长为1550nm的窄线宽脉冲激光，激光器1发射波长为1310nm的连续激光。第一光纤布拉格光栅8(FBG)反射中心波长为1310nm，第二光纤布拉格光栅15反射中心波长为1550nm，第一耦合器33dB耦合器，第二耦合器4为1：99耦合器。
分布式光纤振动传感装置的激光器1连接第一环行器2端口1，第一环行器2的端口3连接第二环行器7端口1，第二环行器7的端口2连接第一光纤布拉格光栅8，第二环行器7的端口3经第二数据采集模块9连接数据处理模块10，第一环行器2的端口2连接第一耦合器3，第一耦合器3的一个分光口连接第二耦合器4，第一耦合器3的另一个分光口连接第一耦合器3另一个输入口，第二耦合器4的99％分光口连接传感光纤5，传感光纤5末端连接法拉第旋镜6，第二耦合器4返回端连接第三环行器12端口2，第三环行器12的端口1连接脉冲激光模块11，第三环行器12的端口3经掺铒光纤放大器13(EDFA)连接第三环行器12的端口1，第四环行器14的端口2连接第二光纤布拉格光栅15，第四环行器14的端口3经第一数据采集模块16连接数据处理模块10，脉冲激光模块11的驱动输出端口连接第一数据采集模块16。
基于上述分布式光纤振动传感装置的的操作方法如下：
开启并调节脉冲激光模块11发出脉冲信号并驱动第一数据采集模块16采集信号，脉冲激光模块11发射脉冲激光进入传感光纤5产生后向瑞利散射，经第一数据采集模块16采集数据后，通过数据处理模块10利用基于相位敏感的光时域反射(OTDR)原理对传感光纤5附近的振动点进行定位。
开启并调节激光器1发出连续激光，第二数据采集模块9采集信号，通过数据处理模块10对采集到的信号进行快速傅立叶变换(FFT)即可得到传感光纤5附近振动的频率信息。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种分布式光纤振动传感装置，其特征在于：激光器连接第一环形器输入端，所述第一环形器的输出端连接第一耦合器的一个输入端口，第一环形器的返回端连接第二环形器的输入端，所述第二环形器的输出端连接第一光纤布拉格光栅，返回端经第二数据采集模块连接数据处理模块，所述第一耦合器的一个分光口连接第二耦合器的输入端口，且第一耦合器的另一个分光口连接第一耦合器的另一个输入端口，所述第二耦合器的分光口连接传感光纤，所述传感光纤的末端连接法拉第旋镜，所述第二耦合器的返回端连接第三环行器一个输出端口，所述第三环形器的输入端口连接脉冲激光模块，所述第三环形器的另一个输出端口经掺铒光纤放大器连接第四环行器的输入端，所述第四环形器的一个输出端口连接第二光纤布拉格光栅，另一个输出端口经第一数据采集模块连接数据处理模块，所述脉冲激光模块的驱动输出端口连接第一数据采集模块。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述脉冲激光模块发射波长为1550nm的窄线宽脉冲激光。
3.根据权利要求1所述的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述激光器发射波长为1310nm的连续激光。
4.根据权利要求1所述的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述第一光纤布拉格光栅的反射中心波长为1310nm，所述第二光纤布拉格光栅的反射中心波长为1550nm。
5.根据权利要求1所述的分布式光纤振动传感装置，其特征在于：所述第一耦合器为3dB耦合器，第二耦合器为1：99耦合器。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105806469A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-07-27 | 安徽师范大学 | 一种分布式光纤振动传感装置及其控制方法 |
| CN108413257A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-17 | 中国计量大学 | 一种埋地水管监测系统 |
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2016
- 2016-05-17 CN CN201620447011.9U patent/CN205785493U/zh not_active Expired - Fee Related
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