CN207923277U - 基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光纤传感系统，更具体地，涉及基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，包括有脉冲发射器，脉冲发射器输出端分别与光源和数据采集模块连接，光源的输出端连接有模式复用解复用器，复用解复用器连接有少模光纤，复用解复用器还连接有检偏器，检偏器与光电探测器连接，光电探测器输出端与数据采集模块连接，数据采集模块还连接有处理器。本实用新型具有更高的振动传感灵敏度，同时具有较高的系统稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感系统，更具体地，涉及基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统。
背景技术
目前，针对光缆的振动传感主要采用分布式光纤传感技术。但是现有的基于POTDR传感技术的光纤振动传感系统的信号光来自于前向传播的脉冲光的后向瑞利散射。这样的信号光存在：瑞利散射光偏振态会发生变化且变化本身是一个随机过程，由此会引起系统的灵敏度不稳定，造成传感系统灵敏度问题。
实用新型内容
本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，具有更高的振动长安传感灵敏度，同时具有较高的系统稳定性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其中，包括有脉冲发射器，脉冲发射器输出端分别与光源和数据采集模块连接，光源的输出端连接有模式复用解复用器，复用解复用器连接有少模光纤，复用解复用器还连接有检偏器，检偏器与光电探测器连接，光电探测器输出端与数据采集模块连接，数据采集模块还连接有处理器。
本实用新型中，脉冲发射器用于向光源和数据采集模块发出相同或同步的脉冲信号，数据采集模块在脉冲发射器发射脉冲信号后进行数据采集。光源将脉冲信号转化为脉冲光并通过输出端发射到模式复用解复用器，模式复用解复用器将散射光传输到检偏器。检偏器将处理后的散射光传输到光电探测器。光电探测器将光信号转化为电信号，数据采集模块电信号采集为数字量，并将数字量传输到处理器进行处理。
在一个实施方式中，模式复用解复用器模式数为n，所述少模光纤的模式数不小于n。
模式数为n的模式复用解复用器连接有的少模光纤的模式数不小于n，通过少模光纤实现模式复用解复用器的模式数全部利用，提高传感系统的传感精确性，进而提高系统灵敏度。
优选地，传感光纤为单模光纤，传感光纤设有斜切断面，用于在光纤末端降低光在断面的反射。
优选地，模式复用解复用器设有n路端口，n路端口分别与n个检偏器相连接，n个检偏器分别连接有n个光电探测器。
模式复用解复用器的n路端口分别与n个检偏器相连接，同时n个检偏器分别连接有n个光电探测器，每个光电探测器对每个端口的散射光进行检测，提高检测灵敏度。
优选地，模式复用解复用器的A端口与光源连接，模式复用解复用器的B端口与少模光纤相连。
优选地，少模光纤在远离模式复用解复用器B端口的一端设有斜端面或外漏的APC端面，用于降低光在断面的反射，同时，光源为半导体激光器。
本实用新型与现有技术相比，利用少模光纤和模式复用解复用器对光纤中的多空间模式分量前向光的后向瑞利散射光进行处理，并对多个模式瑞利散射光偏振态检偏，从概率上降低了检测单一偏振态检偏偏振态随机衰减的问题出现，针对椭圆偏振光可以获得相较于单一偏振态检偏更为稳定的振动传感灵敏度。
附图说明
图1是本实用新型系统结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1：
如图1所示，本实用新型提供基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，通过脉冲发射器1发射脉冲信号到光源2和数据采集模块4，光源2将脉冲信号转化为脉冲光并发向模式复用解复用器3，数据采集模块4接收到脉冲信号后动作，开始数据采集。光源2通过输出端将脉冲信号发射到模式复用解复用器3的A端口，模式复用解复用器3接收到脉冲信号后，通过B端口将脉冲信号发射到少模光纤。少模光纤用于对光纤受到的应力影响与温度影响并传输前向脉冲光与后向散射光，B端口接收瑞利散射光和拉曼散射光，通过模式复用解复用器3的C端口传送到检偏器。
本实施例中，少模光纤在远离模式复用解复用器3的B端口的末端设有斜端面或外漏的APC端面，，用于在光纤末端降低光在断面的反射。
模式复用解复用器3模式数为n，模式数为n的模式复用解复用器3连接的少模光纤的模式数不小于n，通过少模光纤完全利用模式复用解复用器3，提高模式复用解复用器3的传感灵敏度。模式复用解复用器3设有n路端口，n路端口分别与n个检偏器相连接，n个检偏器分别连接有n个光电探测器。数据采集模块的n个数据通道分别与n个光电探测器电信号输出端口相连。
如图1所示，脉冲发生器用于向光源和数据采集模块发出相同或同步的脉冲，数据采集模块用于在受到脉冲的触发，进行数据采集。光源用于将脉冲信号转化为脉冲光并发向模式复用解复用器3。模式复用解复用器3将A端口接收到的脉冲光模式复用并送至B端口发向少模光纤，并将B端口收到的n个模式光解复用分别送至n个C端口发向n个检偏器。
少模光纤用于传感光纤受到的应力影响并传输前向脉冲光与后向散射光；检偏器用于过滤光的单一角度偏振态分量并发向相连的光电探测器，光电探测器用于将光信号转化为电信号，数据采集模块用于将n路光电探测器的电信号分别采集并转化为为数字量，处理器用于使用n路时域数字信号分别做偏振传感数据分析，并对n路的数据分析结果进行或运算。
如图1所示，光电探测器用于将光信号转化为电信号，转化的电信号供数据采集模块4采集，数据采集模块4用于将电信号采集为数字量，数据采集模块4将采集的信息传输到处理器5，处理器5使用光电探测器的信号做偏振传感数据分析，并对数据分析结果进行或运算。
本实施例中，各组件之间均采用单模光纤连接，进行信号传导。
数据采集模块4对数据的采集时间大于光在少模光纤中传导所耗费的时间。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，包括有脉冲发射器，所述脉冲发射器输出端分别与光源和数据采集模块连接，光源的输出端连接有模式复用解复用器，所述模式复用解复用器连接有少模光纤，所述复用解复用器还连接有检偏器，检偏器与光电探测器连接，光电探测器输出端与数据采集模块连接，数据采集模块还连接有处理器。
2.根据权利要求1所述的基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，模式复用解复用器模式数为n，所述少模光纤的模式数不小于n。
3.根据权利要求2所述的基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，模式复用解复用器设有n路端口，n路端口分别与n个检偏器相连接，n个检偏器分别连接有n个光电探测器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，模式复用解复用器的A端口与光源连接，模式复用解复用器的B端口与少模光纤相连。
5.根据权利要求1至3任一项所述的基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述少模光纤在远离模式复用解复用器B端口的一端设有斜端面或外漏的APC端面，用于降低光在断面的反射。
6.根据权利要求1至3任一项所述的基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述光源为半导体激光器。
Priority Applications (1)
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| CN201820334569.5U CN207923277U (zh) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | 基于模式复用的单偏振态光纤振动传感系统 |
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| CN207923277U true CN207923277U (zh) | 2018-09-28 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110006562A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-07-12 | 北京大学 | 一种基于模式耦合的分布式光纤传感系统 |
| CN113939718A (zh) * | 2019-03-12 | 2022-01-14 | 沙特阿拉伯石油公司 | 使用基于少模光纤的分布式声学传感进行井下监测 |
| CN114026393A (zh) * | 2019-01-30 | 2022-02-08 | 沙特阿拉伯石油公司 | 混合分布式声学测试 |
| CN114577326A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-06-03 | 广东电网有限责任公司 | 基于少模光纤的分布式振动传感系统及方法 |
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2018
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| CN110006562B (zh) * | 2019-02-28 | 2020-11-20 | 北京大学 | 一种基于模式耦合的分布式光纤传感系统 |
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