CN209844962U - 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及通信技术领域，尤其是指一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，包括：传感光路；控制终端；光源模块；前端光处理模块；后端光处理模块；光电转换模块；数字信号采集模块；MCU中央处理模块；所述控制终端设置有用于计算定位传感信号定位信息的信号处理定位装置。本实用新型能解决超长距离光缆的安全问题，能对入侵事件，通过震动定位，及时的发出报警信息，同时还能解决占用光缆信道的问题，通过波分复用技术，提高光缆的利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，尤其是指一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统。
背景技术
随着世界上通信行业的高速发展，通信光缆的安全性也越来越受到人们的关注，特别是超长距离的光缆，如海底光缆的安全性以及国家长距离专线光缆的安全性。海底光缆与专线光缆，距离都超长，当发生入侵时无法及时报警与定位。如何快速准确的在超长距离的光纤线路上实现反窃取，是一个复杂的工程。
现有的光纤震动定位反窃取技术，所能适用的长度不超过200千米，且一般需要占用两条光纤通道才能实现，对于超长距离海底光缆，以及专线光缆是一种信道的浪费，同时现有设备的传感距离也很难达到海底光缆的适用距离。
因此，如有一种可以在超长距离(大于1000千米)上使用，又能节约光纤信道资源，且能快读定位入侵事件的光纤震动传感定位系统，可以有效的提高海底光缆以及国家长距离专线光缆的安全性。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的问题提供一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，包括：传感光路；控制终端；
光源模块，用于输出前端光信号；
前端光处理模块，用于处理光源模块输出的前端光信号来产生干涉光信号；
后端光处理模块，用于处理传感光路送出的干涉光信号并将其调制为后端光信号再经传感光路传输给前端光处理模块；
光电转换模块，用于将光信号转换为数字信号；
数字信号采集模块，用于将光电转换后的数字信号采集到控制终端；MCU中央处理模块，用于对光源模块、光电转换模块以及数字信号采集模块进行控制；
所述控制终端设置有用于计算定位传感信号定位信息的信号处理定位装置；
所述前端光处理模块通过传感光路与所述后端光处理模块连接，所述光电转换模块分别与所述前端光处理模块和所述数字信号采集模块连接，所述数字信号采集模块与控制终端连接。
其中，所述传感光路包括至少十个依次连接的100KM光纤模块，每个100KM光纤模块均连接有一个光放大器模块，所述长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统还包括光放大器控制模块，每个光放大器模块均与光放大器控制模块连接。
其中，所述前端光处理模块包括FOIS光处理单元，所述FOIS光处理单元为白光干涉处理技术。
其中，所述光放大器模块包括一个具有双向放大功能的掺铒光纤放大器，且掺铒光纤放大器的进光端和出光两端均连接有光滤波器。
其中，所述后端光处理模块包括法拉第旋转镜和20千米长的单模光纤。
其中，所述光电转换模块包括依次连接的PINFET、ADC和低噪声宽带放大器。
其中，所述光源模块包括超辐射发光二极管、光滤波器、热敏电阻和制冷器，所述光源模块用于控制超辐射发光二极管，保证超辐射发光二极管工作在一个正常的状态，所述光源模块还包括带光滤波器的单向放大的保偏掺饵光纤放大器。
其中，MCU中央处理模块为AMR中央处理器。
本实用新型的有益效果：
本实用新型能解决超长距离光缆的安全问题，能对入侵事件，通过震动定位，及时的发出报警信息，同时还能解决占用光缆信道的问题，通过波分复用技术，提高光缆的利用效率。
附图说明
图1为本实用新型的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统的原理框图。
1—光源模块 2—前端光处理模块 3—100KM光纤模块
4—光放大器模块 5—光放大器控制模块 6—后端光处理模块
7—光电转换模块 8—数字信号采集模块 9—控制终端
10—信号处理定位装置 11—MCU中央处理模块。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，包括：传感光路；控制终端；光源模块，用于输出前端光信号；前端光处理模块，用于处理光源模块输出的前端光信号来产生干涉光信号；后端光处理模块，用于处理传感光路送出的干涉光信号并将其调制为后端光信号再经传感光路传输给前端光处理模块；光电转换模块，用于将光信号转换为数字信号；数字信号采集模块，用于将光电转换后的数字信号采集到控制终端；MCU中央处理模块，用于对光源模块、光电转换模块以及数字信号采集模块进行控制；所述控制终端设置有用于计算定位传感信号定位信息的信号处理定位装置；所述前端光处理模块通过传感光路与所述后端光处理模块连接，所述光电转换模块分别与所述前端光处理模块和所述数字信号采集模块连接，所述数字信号采集模块与控制终端连接。所述传感光路包括至少十个依次连接的100KM光纤模块，每个100KM光纤模块均连接有一个光放大器模块，所述长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统还包括光放大器控制模块，每个光放大器模块均与光放大器控制模块连接；掺铒光纤放大器连接在相邻的两个100KM光纤模块之间。
本实施例所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，所述光放大器模块包括一个具有双向放大功能的掺铒光纤放大器，且掺铒光纤放大器的进光端和出光两端均连接有光滤波器。具体地，掺铒光纤放大器具有波分复用的特点，提高光缆的利用效率。
本实施例所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，所述前端光处理模块包括FOIS光处理单元，所述FOIS光处理单元为白光干涉处理技术。
本实施例所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，所述后端光处理模块包括法拉第旋转镜和20千米长的单模光纤。
本实施例所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，所述光电转换模块包括依次连接的PINFET、ADC和低噪声宽带放大器。具体地，所述PINFET与所述前端光处理模块连接，所述低噪声宽带放大器与所述数字信号采集模块连接。
本实施例所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，所述光源模块包括超辐射发光二极管、光滤波器、热敏电阻和制冷器，所述光源模块用于控制超辐射发光二极管，保证超辐射发光二极管工作在一个正常的状态，所述光源模块还包括带光滤波器的单向放大的保偏掺饵光纤放大器。
本实施例所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，MCU中央处理模块为AMR中央处理器。
具体地，本实用新型的光源模块处于连续光工作模式，可以通过MCU中央处理模块调节光源模块的光源大小，使得信号符合光源模块中工作条件，光源模块输出光进入前端光处理模块，产生干涉光信号，可以应用于传感，该信号进入传感光路中；干涉光信号进入传感光路后，会经过多个多级含有掺铒光纤放大器的光放大器模块，对干涉光信号进行中继补偿，防止传感干涉光信号因为光纤线路上的损耗而被噪声湮灭。
干涉光信号通过超过1000千米长度的光纤模块后，进入后端光处理模块，对干涉信号进行调制，并通过法拉第旋转镜，将光信号反射回光路中再通过多个光放大器模块中继放大后返回到前端光处理模块中，传感光信号在回到前端光处理模块后，进入光电转换模块，光电转换模块将光信号转换为电信号，传感信号转化为电信号后，通过使用数字信号采集模块将电信号转换为数字信号并传输至控制终端，所述控制终端可以为PC端，数字信号进入控制终端的信号处理定位装置，对数字信号进行处理计算，实现对传感信号的定位处理。在PC端的信号处理定位装置上显示出定位信息。
确定震动点定位信息时：
当传感线路上出现震动时，会导致震动位置的光相位发生变化，该点光相位的改变会从光强的变化上显示出来，而因为干涉的光路，震动信号的相位变化信息传输回光电转换模块时会因为光程差产生时延，通过信号处理定位装置对时延的计算，可以得到定位信息，所述信号处理定位装置，可以对采集到的数字信号，通过时延算法进行计算，得到震动定位距离。
当没有外界扰动信号时，干涉光信号的传感路径为：
光源模块→前端光处理模块→(100千米光纤→光放大器模块)*10→后端光处理模块→(100千米光纤→光放大器模块)*10→前端光处理模块→光电转换模块→数字信号采集模块→控制终端→信号处理定位装置。
当发生外界震动时，因为传感光纤中有从前端光处理模块→后端光处理模块与后端光处理模块→前端光处理模块两路干涉信号，因此当震动发生后，震动信号会因为发生位置不同，导致干涉信号再自相关时出现不同的除主峰外的峰值，根据该峰值判断距离。
以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于，包括：
传感光路；控制终端；
光源模块，用于输出前端光信号；
前端光处理模块，用于处理光源模块输出的前端光信号来产生干涉光信号；
后端光处理模块，用于处理传感光路送出的干涉光信号并将其调制为后端光信号再经传感光路传输给前端光处理模块；
光电转换模块，用于将光信号转换为数字信号；
数字信号采集模块，用于将光电转换后的数字信号采集到控制终端；
MCU中央处理模块，用于对光源模块、光电转换模块以及数字信号采集模块进行控制；
所述控制终端设置有用于计算定位传感信号定位信息的信号处理定位装置；
所述前端光处理模块通过传感光路与所述后端光处理模块连接，所述光电转换模块分别与所述前端光处理模块和所述数字信号采集模块连接，所述数字信号采集模块与控制终端连接。
2.根据权利要求1所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：所述传感光路包括至少十个依次连接的100KM光纤模块，每个100KM光纤模块均连接有一个光放大器模块，所述长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统还包括光放大器控制模块，每个光放大器模块均与光放大器控制模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：所述前端光处理模块包括FOIS光处理单元，所述FOIS光处理单元为白光干涉处理技术。
4.根据权利要求2所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：所述光放大器模块包括一个具有双向放大功能的掺铒光纤放大器，且掺铒光纤放大器的进光端和出光两端均连接有光滤波器。
5.根据权利要求1所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：所述后端光处理模块包括法拉第旋转镜和20千米长的单模光纤。
6.根据权利要求1所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：所述光电转换模块包括依次连接的PINFET、ADC和低噪声宽带放大器。
7.根据权利要求1所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：所述光源模块包括超辐射发光二极管、光滤波器、热敏电阻和制冷器，所述光源模块用于控制超辐射发光二极管，保证超辐射发光二极管工作在一个正常的状态，所述光源模块还包括带光滤波器的单向放大的保偏掺饵光纤放大器。
8.根据权利要求1所述的一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统，其特征在于：MCU中央处理模块为AMR中央处理器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921189688.7U CN209844962U (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 |
| PCT/CN2019/101424 WO2021012336A1 (zh) | 2019-07-25 | 2019-08-19 | 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 |
| US17/622,186 US20220357195A1 (en) | 2019-07-25 | 2019-08-19 | Long-distance high-precision optical fiber interference sensing and positioning system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921189688.7U CN209844962U (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN209844962U true CN209844962U (zh) | 2019-12-24 |
Family
ID=68899956
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| CN201921189688.7U Active CN209844962U (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209844962U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110336605A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-15 | 广东复安科技发展有限公司 | 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 |
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2019
- 2019-07-25 CN CN201921189688.7U patent/CN209844962U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110336605A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-15 | 广东复安科技发展有限公司 | 一种长距离高精确度的光纤干涉传感定位系统 |
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