CN208597079U - 一种分布式全光纤语音监听装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式全光纤语音监听装置，包括宽带光源、干涉光路、第二梳状滤波器、第一梳状滤波器、传感光纤、反射镜、光电检测模块；所述宽带光源的输出端口与干涉光路的第一端口连接；第二梳状滤波器的第一端口与干涉光路的第二端口连接；光电检测模块与第二梳状滤波器的第二端口连接；干涉光路的第三端口与第一梳状滤波器的第一端口连接；第一梳状滤波器的第二端口通过传感光纤与反射镜连接。该监听装置使用一个干涉光路，实现了对多条光路的监测，结构更简单、成本较低。

Description

一种分布式全光纤语音监听装置

技术领域

本实用新型属于语音监听领域，具体来说，涉及一种分布式全光纤语音监听装置。

背景技术

光纤传感技术在环境振动监测等各个领域具有重要的作用。它一般采用普通的光纤光缆作为传输介质，用光波作为信息传输载体。当物理量诸如温度、振动发生变化时，通过调制光波的相位、振幅和偏振态等参数，传递环境信息。由于光纤的损耗极低，因此光纤传感技术可以实现环境物理量的远距离传输。

分布式远距离振动传感技术在地质检测、桥梁、大坝状态监测、石油管道安全、安防、语音监听等各个领域发挥着巨大的作用。传统的传感系统主要基于电子式传感技术，采用电子传感器获得振动数据，并通过有线或无线的形式将检测数据回传。但是，由于电子传感器的供能问题非常突出，严重限制了振动监测的应用范围。同时，在语音监听领域，传统的电子监听技术也存在受环境电磁波干扰，隐蔽性差等方面的问题。因此，光纤传感技术的社会需求会日益增加。

光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活，而且可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。

在地质探测中，目前广泛应用的GPS、钻孔应变、硐体应变等方式，往往受地理条件的限制，有比较严重的电磁干扰，而光纤传感技术则具有其独特的优势：裸光纤质轻柔软、尺寸小，可制成各种形状的传感器，易嵌入各种被测物中且对其几乎没有任何影响；光纤耐高温、耐强碱腐蚀，且由于传输、传感媒介是光频信号因而不受外界强电、磁信号的干扰，可靠性强，能在恶劣环境下工作；另外光纤的传输损耗低，传输距离远，可实现长距离的远程监测。目前的地质矿产勘探中都可以采用此技术。

在地震监测中，以光波为载体、光波为媒介的光纤传感器，具有抗干扰性强，电绝缘性能好，频带范围宽，动态测量范围大，灵敏度高，传输距离远等特点。除此之外，还能够实现分布式、多参量测量，并且易于与计算机和光纤传输系统相连构成传感网络。早在1986年，美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室已经开始研究光纤钻井地球应变仪项目，该实验室利用光纤干涉式地球应变传感器来观测可能是地震前兆的微小地壳应变，探测精度极高。

传统的光纤监测方案中一个干涉仪只能监测一个光路，这样的装置比较低效，成本高，不适合使用。

发明内容

本实用新型提供一种分布式全光纤语音监听装置，使用一个干涉光路，实现了对多条光路的监测，结构更简单、成本较低。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用一种分布式全光纤语音监听装置，包括宽带光源、干涉光路、第二梳状滤波器、第一梳状滤波器、传感光纤、反射镜、光电检测模块；所述宽带光源的输出端口与干涉光路的第一端口连接；第二梳状滤波器的第一端口与干涉光路的第二端口连接；光电检测模块与第二梳状滤波器的第二端口连接；干涉光路的第三端口与第一梳状滤波器的第一端口连接；第一梳状滤波器的第二端口通过传感光纤与反射镜连接。

作为优选例，所述干涉光路包括第一光纤耦合器、第一光纤、第二光纤、第二光纤耦合器和光缆；第二光纤长度小于第一光纤长度；所述宽带光源的输出端口与第一光纤耦合器的第一端口连接；第二梳状滤波器的第一端口与第一光纤耦合器的第二端口连接；第一光纤耦合器的第三端口通过第一光纤与第二光纤耦合器的第一端口连接，第一光纤耦合器的第四端口通过第二光纤与第二光纤耦合器的第二端口连接，第二光纤耦合器的第三端口通过光缆与第一梳状滤波器的第一端口连接。

作为优选例，所述第一光纤长度为25km。

作为优选例，所述第二光纤长度为100m。

作为优选例，所述反射镜为n个，n个反射镜分别与第一梳状滤波器的第二端口通过传感光纤连接；n为大于1的整数。

作为优选例，所述光电检测模块为n个，n个光电检测模块分别与第二梳状滤波器的第二端口连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：使用一个干涉光路，实现了对多条光路的监测，结构更简单、成本较低。传统的光纤监测装置中一个干涉仪只能监测一个光路。现有装置比较低效，成本高，不适合使用。本实施例的监听装置，包括宽带光源、干涉光路、第二梳状滤波器、第一梳状滤波器、传感光纤、反射镜和光电检测模块。使用一个干涉仪，采用不同波长形式，实现了对多条光路的监测。该装置结构简单，成本更低。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例结构中干涉光路的结构示意图。

图中有：宽带光源1、干涉光路2、第二梳状滤波器3、第一梳状滤波器4、传感光纤5、反射镜6、光电检测模块7、第一光纤耦合器8、第二光纤耦合器9、第一光纤10、第二光纤11。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型实施例的一种分布式全光纤语音监听装置，包括宽带光源1、干涉光路2、第二梳状滤波器3、第一梳状滤波器4、传感光纤5、反射镜6和光电检测模块7。所述宽带光源1的输出端口与干涉光路2的第一端口2a连接。第二梳状滤波器3的第一端口3a与干涉光路2的第二端口2b连接；光电检测模块7与第二梳状滤波器3的第二端口3b连接。干涉光路2的第三端口2c与第一梳状滤波器4的第一端口4a连接。第一梳状滤波器4的第二端口4b通过传感光纤5与反射镜6连接。

上述实施例中，光电检测模块7为现有部件，例如采用北京敏光科技有限公司生产的型号为LSIAPDT-2.5的光电二极管探测器。所述干涉光路2包括第一光纤耦合器8、第一光纤10、第二光纤11、第二光纤耦合器9和光缆。第二光纤11长度小于第一光纤10长度。长度不同使得相位差不同，从而发生光的干涉，检测外界声波振动。宽带光源1的输出端口与第一光纤耦合器8的第一端口8a连接。第二梳状滤波器3的第一端口3a与第一光纤耦合器8的第二端口8b连接。第一光纤耦合器8的第三端口8c通过第一光纤10与第二光纤耦合器9的第一端口9a连接，第一光纤耦合器8的第四端口8d通过第二光纤11与第二光纤耦合器9的第二端口9b连接，第二光纤耦合器9的第三端口9c通过光缆与第一梳状滤波器4的第一端口4a连接。

作为优选例，所述第一光纤10长度为25km。所述第二光纤11长度为100m。

作为优选例，所述反射镜6为n个，n个反射镜6分别与第一梳状滤波器4的第二端口4b通过传感光纤5连接；n为大于1的整数。所述光电检测模块7为n个，n个光电检测模块7分别与第二梳状滤波器3的第二端口3b连接。光电检测模块7的数量和反射镜6的数量相等。设置多个反射镜6和多个光电检测模块7，是为了能只用一个宽带光源和一条干涉光路来监测若干条光路，实现对若干声场的还原监听。

上述实施例中的各部件均为现有部件。采用光纤传感，损耗极低，因此可以实现环境物理量的远距离传输。采用梳状滤波器，实现了一个宽带光源和一条干涉光路监测多条光路。本实施例的装置采用光纤光缆作为传感器，基于白光干涉技术，实现远距离振动传感和监测，并可以实现语音监听功能，可广泛应用于环境监测，周界安防和语音监听等各个领域。

上述实施例中，干涉光路2中由宽带光源1向外发出的光波通过光纤接口经过第一光纤耦合器8传入，光波一分为二，经第一光纤10或者第二光纤11进入第二光纤耦合器9，然后经过室内光缆和反射镜6后，反方向依次经过传感光缆5和干涉光路2，最后送入光电探测模块7中。当外界在室内光缆处发生扰动时，会将声场信号经过光电检测模块7通过功率放大还原声信号。总电路中利用第一梳状滤波器和第二梳状滤波器将光波变为特定频率的信号通过，共用干涉光路，实现对若干声场信号的还原监听。

具体来说，上述实施例的监听装置，宽带光源1发射光信号，第一条光路通过第一光纤耦合器8的第一端口8a进入第一光纤耦合器8中，第一条光路分为两部分，为第一子光路和第二子光路。第一子光路通过第一光纤耦合器8的第三端口8c出来，然后通过第一光纤10和第二光纤耦合器9的第一端口9a 进入第二光纤耦合器9中；随后从第二光纤耦合器9的第三端口9c出来，进入第一梳状滤波器4中，接着从第一梳状滤波器4的第一个第二端口4b出来，经过第一个反射镜6返回，再次经过第一梳状滤波器4，从第一梳状滤波器4的第一端口4a出去，通过第二光纤耦合器9的第三端口9c进入第二光纤耦合器9，从第二光纤耦合器9的第二端口9b进入第二光纤，再通过第一光纤耦合器8的第四端口8d进入第一光纤耦合器8中；从第一光纤耦合器8的第二端口8b出来，通过第二梳状滤波器3的第一端口3a进入第二梳状滤波器3中；从第二梳状滤波器3的第二端口3b进入第一个光电检测模块7中。

第二子光路通过第一光纤耦合器8的第四端口8d出来，然后通过第二光纤11和第二光纤耦合器9的第二端口9b 进入第二光纤耦合器9中；随后从第二光纤耦合器9的第三端口9c出来，进入第一梳状滤波器4中，接着从第一梳状滤波器4的第一个第二端口4b出来，经过第一个反射镜6返回，再次经过第一梳状滤波器4，从第一梳状滤波器4的第一端口4a出去，通过第二光纤耦合器9的第三端口9c进入第二光纤耦合器9，从第二光纤耦合器9的第一端口9a进入第一光纤，再通过第一光纤耦合器8的第三端口8c进入第一光纤耦合器8中；从第一光纤耦合器8的第二端口8b出来，通过第二梳状滤波器3的第一端口3a进入第二梳状滤波器3中；从第二梳状滤波器3的第二端口3b进入第一个光电检测模块7中。

其余光路的传输同上，不同的是：不同光路进入不同的反射镜6中，以及进入不同的光电检测模块7中。也就是说，每条光路在传递中，都有各自的反射镜6和光电检测模块7。本实施例的装置实现了对多条光路的远距离监听功能。

在这种情况下，若传感光纤处外界有声波或扰动，会使光波的相位发生变化。由于两路子光波到达时间不同，导致它们干涉时相位差的不同，继而将相位变化转变为了强度的变化。这种信号经过梳状滤波器进入光电检测模块，可以将其检测出。

本发明创造通过将现有的部件进行有效的连接，实现了对远距离声波的监听识别，大大提高了监听效果。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种分布式全光纤语音监听装置，其特征在于：该装置包括宽带光源(1)、干涉光路(2)、第二梳状滤波器(3)、第一梳状滤波器(4)、传感光纤(5)、反射镜(6)和光电检测模块(7)；其中，

所述宽带光源(1)的输出端口与干涉光路(2)的第一端口连接；第二梳状滤波器(3)的第一端口与干涉光路(2)的第二端口连接；光电检测模块(7)与第二梳状滤波器(3)的第二端口连接；干涉光路(2)的第三端口与第一梳状滤波器(4)的第一端口连接；第一梳状滤波器(4)的第二端口通过传感光纤(5)与反射镜(6)连接。

2.按照权利要求1所述的分布式全光纤语音监听装置，其特征在于，所述干涉光路(2)包括第一光纤耦合器(8)、第一光纤(10)、第二光纤(11)、第二光纤耦合器(9)和光缆；第二光纤(11)长度小于第一光纤(10)长度；

所述宽带光源(1)的输出端口与第一光纤耦合器(8)的第一端口连接；第二梳状滤波器(3)的第一端口与第一光纤耦合器(8)的第二端口连接；第一光纤耦合器(8)的第三端口通过第一光纤(10)与第二光纤耦合器(9)的第一端口连接，第一光纤耦合器(8)的第四端口(8d)通过第二光纤(11)与第二光纤耦合器(9)的第二端口连接，第二光纤耦合器(9)的第三端口通过光缆与第一梳状滤波器(4)的第一端口连接。

3.按照权利要求2所述的分布式全光纤语音监听装置，其特征在于，所述第一光纤(10)长度为25km。

4.按照权利要求2所述的分布式全光纤语音监听装置，其特征在于，所述第二光纤(11)长度为100m。

5.按照权利要求1所述的分布式全光纤语音监听装置，其特征在于，所述反射镜(6)为n个，n个反射镜(6)分别与第一梳状滤波器(4)的第二端口通过传感光纤(5)连接；n为大于1的整数。

6.按照权利要求5所述的分布式全光纤语音监听装置，其特征在于，所述光电检测模块(7)为n个，n个光电检测模块(7)分别与第二梳状滤波器(3)的第二端口连接。