CN206959867U - 一种基于瑞利散射的光信号采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤信号采集技术领域，尤其为一种基于瑞利散射的光信号采集系统，包括信号控制器、激光器、精度调节模块、光耦合器、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述信号控制器通过脉冲发生器与激光器输入端连接，所述光耦合器输出端连接于光电探测器输入端，光电探测器输出端与上位机通信连接，激光器输出端连接于精度调节模块；精度调节模块与设有光纤接头的待测光纤输入端连接，待测光纤输出端通过另一光纤短接后与输入端共通接入光电探测器输入端；上位机多线程连接于精度调节模块。本实用新型，既保证了探测光脉冲没有产生较强的菲涅尔反射，而造成的盲区加大，也避免了瑞利背向散射光信号弱而测试误差大的情况。

Description

一种基于瑞利散射的光信号采集系统

技术领域

本实用新型涉及光纤信号采集技术领域，具体为一种基于瑞利散射的光信号采集系统。

背景技术

分布式光纤传感系统主要用于交通、建筑、电力、煤矿、石化等行业，其作用是实时测量这些重要的场所的各种参数。它对于保证工业系统设备正常运行，保障生命和财产的安全起着重要的作用。

现有的分布式光纤传感装置对光纤温度信息的采集是由激光驱动器、激光器、耦合器、滤波器、光电探测器、数据采集器和计算机组成。其工作原理为：激光器被调制成脉冲光信号输出，向传感光纤中发射脉冲光信号，脉冲光在光纤中传输过程中会发生菲涅尔反射光(光纤断裂面)和瑞利背向散射光，由于某一类光谱对温度、应力或振动是敏感的，通过耦合器和滤波器的组合，再经过光电转换和信号放大处理瑞利背向散射光数据采集，然后再将采集到的数据送往计算机进行处理计算，最终显示(得出)相应的信号曲线。在实际应用中，很多应用场合都需要同时能监测多个参数。但现有的分布式光纤传感装置，对某条光缆或某光纤传输链路进行全程光纤背向散射信号曲线测试时，由于存在上述两种反射光，同样波长探测光进入时，需要采集瑞利背向散射光时可能会因菲涅尔反射光的覆盖而失效(出现盲区)，同时现有技术中也存在，在出现上述情况下未做出对检测同一光纤衰耗精度进行调整，从对结果产生误差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于瑞利散射的光信号采集系统，以解决上述背景技术中提出的问题。所述基于瑞利散射的光信号采集系统具有既保证了探测光脉冲宽度不至于过大会产生较强的菲涅尔反射，而造成的盲区加大，又避免了探测光脉冲过窄而光功率过弱、相应的背向散射信号也弱、背向散射信号曲线起伏不平，测试误差大的情况，这样比较好的直视效果和准确的测试结果、保证了探测精度的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于瑞利散射的光信号采集系统，包括信号控制器、激光器、精度调节模块、光耦合器、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述信号控制器通过脉冲发生器与激光器输入端连接，所述光耦合器输出端连接于光电探测器输入端，光电探测器输出端与上位机通信连接，

所述激光器输出端连接于精度调节模块；

所述精度调节模块与设有光纤接头的待测光纤输入端连接，所述待测光纤输出端通过另一光纤短接后与输入端共通接入光电探测器输入端；

所述上位机多线程连接于精度调节模块。

优选的，所述激光器采用Nd:YAG激光器。

优选的，所述精度调节模块包括声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ、波长转换器以及光开关，其中，声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ输入端均与激光器连接，输出端连接于波长转换器，该波长转换器与光开关连接，所述光开关连接于待测光纤输入端。

优选的，所述光电探测器输入端通过放大器与数据采集卡连接，该数据采集卡通信连接于上位机。

优选的，所述上位机分别多线程连接声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

上位机控制精度调节模块中的使声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ产生不同波长的探测光脉冲，通过光开关来使其交替开关，既保证了探测光脉冲宽度不至于过大会产生较强的菲涅尔反射，而造成的盲区加大，又避免了探测光脉冲过窄而光功率过弱、相应的背向散射信号也弱、背向散射信号曲线起伏不平，测试误差大的情况，利用光耦合器将其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光送入光电探测器，光电探测器输出的电流信号经放大和模数转换后经数字信号，并随控制时间的变化在上位机处理得到探测曲线，这样比较好的直视效果和准确的测试结果。同时光纤的选择与待测光纤的规格相同，其之间短接组成回路，这样，探测光脉冲对待测光纤接续进行采集监测时由于增加了环回点，所以能测出这段待测光纤的衰耗的双向值。两个方向衰减值的数学平均数准确反映其真实的衰耗值，提高了测试精度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：

一种基于瑞利散射的光信号采集系统，包括信号控制器、激光器、精度调节模块、光耦合器、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述信号控制器通过脉冲发生器与激光器输入端连接，所述光耦合器输出端连接于光电探测器输入端，光电探测器输出端与上位机通信连接，

所述激光器输出端连接于精度调节模块；

所述精度调节模块与设有光纤接头的待测光纤输入端连接，所述待测光纤输出端通过另一光纤短接后与输入端共通接入光电探测器输入端；

所述上位机多线程连接于精度调节模块。

所述激光器采用Nd:YAG激光器，Nd:YAG激光器激发脉冲激光或连续式激光，发射之激光为红外线波长1.064μm，其波长适合作为探测光脉冲。

所述精度调节模块包括声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ、波长转换器以及光开关，其中，声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ输入端均与激光器连接，输出端连接于波长转换器，该波长转换器与光开关连接，所述光开关连接于待测光纤输入端。

所述光电探测器输入端通过放大器与数据采集卡连接，该数据采集卡通信连接于上位机。

信号控制器通过控制脉冲发生器驱动激光器产生探测光脉冲，进入待测光纤，由于受到散射粒子的散射，或遇到光纤断裂面产生菲涅尔反射，利用光耦合器将其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光送入光电探测器，光电探测器输出的电流信号经放大和模数转换后经数字信号，并随控制时间的变化在上位机处理得到探测曲线。

所述上位机分别多线程连接声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ。

根据在不同波长范围的光对光纤弯曲的损耗敏感不同从而来确定损耗台阶和其他问题：上位机控制声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ将Nd:YAG激光器的1.064μm红外线波长调节到探测光脉冲波长为单模1310nm、1550nm的探测光脉冲，上位机控制光开关来使其交替工作，由于长波长度的探测光脉冲对光纤弯曲损耗的影响比短波长敏感得多，1550nm的探测光脉冲的可以很容易发现光纤全程是否存在弯曲过度的情况，若发现曲线上某处有较大的损耗台阶，再用1310nm的探测光脉冲复测，若在1310nm波长下损耗台阶消失，说明该处的确存在弯曲过度情况，需要进一步查找并排除。若在1310nm波长下损耗台阶同样大，则在该处光纤可能还存在其他问题，还需要查找排除，既保证了探测光脉冲宽度不至于过大会产生较强的菲涅尔反射，而造成的盲区加大，又避免了探测光脉冲过窄而光功率过弱、相应的背向散射信号也弱、背向散射信号曲线起伏不平，测试误差大的情况，这样比较好的直视效果和准确的测试结果。

光纤的选择与待测光纤的规格相同，其之间短接组成回路，这样，探测光脉冲对待测光纤接续进行采集监测时由于增加了环回点，所以能测出这段待测光纤的衰耗的双向值。两个方向衰减值的数学平均数准确反映其真实的衰耗值，提高了测试精度。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于瑞利散射的光信号采集系统，包括信号控制器、激光器、精度调节模块、光耦合器、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述信号控制器通过脉冲发生器与激光器输入端连接，所述光耦合器输出端连接于光电探测器输入端，光电探测器输出端与上位机通信连接，其特征在于：

所述激光器输出端连接于精度调节模块；

所述精度调节模块与设有光纤接头的待测光纤输入端连接，所述待测光纤输出端通过另一光纤短接后与输入端共通接入光电探测器输入端；

所述上位机多线程连接于精度调节模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于瑞利散射的光信号采集系统，其特征在于：所述激光器采用Nd:YAG激光器。

3.根据权利要求1所述的一种基于瑞利散射的光信号采集系统，其特征在于：所述精度调节模块包括声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ、波长转换器以及光开关，其中，声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ输入端均与激光器连接，输出端连接于波长转换器，该波长转换器与光开关连接，所述光开关连接于待测光纤输入端。

4.根据权利要求1所述的一种基于瑞利散射的光信号采集系统，其特征在于：所述光电探测器输入端通过放大器与数据采集卡连接，该数据采集卡通信连接于上位机。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于瑞利散射的光信号采集系统，其特征在于：所述上位机分别多线程连接声光调制器Ⅰ、声光调制器Ⅱ。