CN212585730U - 一种分布式光纤传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式光纤传感器，应用于管网系统漏点检测领域，包括窄线宽激光器、光纤放大器、声光调制器、环形器、第一耦合器、采样光纤、延迟光纤、第二耦合器和探测器。本技术方案提出了一种基于瑞利‑马赫泽德光纤光路的符合性分布式光纤传感器，利用马赫泽德光纤干涉作用有效滤除瑞利散射的相位噪声，同时兼顾了系统探测灵敏度和空间分辨率，具有极佳的适用价值和可推广性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种分布式光纤传感器。
背景技术
管网系统泄漏监测系统是基于对全管网的全时段实时监测，一旦检测到管线发生穿孔、爆管、渗漏、泄漏等漏点情况便及时报警并且定点定位的系统。目前最先进的监测手段主要为分布式光纤传感技术，其集传感和传输于一体，可同时探测物理量的空间分布信息和时变信息，同时具有极高的灵敏度和探测精度，因而极适合诸如油气管道、输水管道、输热管道和桥梁、大坝等大型、长距离设施的实时监测。
分布式光纤传感技术主要分为干涉型光纤传感技术和后向散射型传感技术：其中干涉型系统能够测量高频的振动，但是较难实现精确定位；而后向散射型系统能够精准定位振动点，但是只能测量较低频率。考虑到当前基础设施结构运作环境较为复杂，当有故障发生时，会产生频率不同的振动，频率最高可达兆赫兹，单单采用其中一类传感技术不能够准确地、全面地识别故障信号。因此亟需提出一种新型分布式光纤传感器来克服现有技术中出现的上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种分布式光纤传感器，具体技术方案如下所示：
一种分布式光纤传感器，设置于管网系统侧，该种分布式光纤传感器包括：
窄线宽激光器；
光纤放大器，光纤放大器的输入端连接窄线宽激光器的输出端；
声光调制器，声光调制器的输入端连接光纤放大器的输出端；
环形器，环形器的输入端连接声光调制器的输出端；
第一耦合器，第一耦合器的第一端口连接环形器的第一端口；
采样光纤，采样光纤沿管网系统进行设置并连接第一耦合器的第二端口；
延迟光纤，延迟光纤的输入端连接第一耦合器的第三端口；
第二耦合器，第二耦合器的第一输入端连接环形器的第二端口，第二耦合器的第二输入端连接延迟光纤的输出端；
探测器，探测器的输入端连接第二耦合器的输出端，生成一管网漏点检测数据。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中窄线宽激光器、光纤放大器、声光调制器、环形器、第一耦合器、采样光纤、延迟光纤、第二耦合器和探测器之间的连接关系均由单模光纤实现。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中窄线宽激光器输出波长为1550nm的连续窄线宽激光。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中光纤放大器为掺铒光纤放大器，输出功率为200mW的连续激光。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中光纤放大器为掺铒光纤放大器，输出功率为400mW的连续激光。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中第一耦合器为1X2耦合器。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中采样光纤的长度大于30km。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中第二耦合器为三分贝定向耦合器。
优选的，该种分布式光纤传感器，其中探测器为雪崩光电探测器。
本技术方案具有如下优点或有益效果：
本技术方案提出了一种基于瑞利-马赫泽德光纤光路的复合性分布式光纤传感器，利用马赫泽德光纤干涉作用有效滤除瑞利散射的相位噪声，同时兼顾了系统探测灵敏度和空间分辨率，具有极佳的适用价值和可推广性。
附图说明
图1为本实用新型一种分布式光纤传感器中，分布式光纤传感器的结构示意图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种分布式光纤传感器，具体技术方案如下所示：
一种分布式光纤传感器，设置于管网系统侧，该种分布式光纤传感器包括：
窄线宽激光器1；
光纤放大器2，光纤放大器2的输入端连接窄线宽激光器1的输出端；
声光调制器3，声光调制器3的输入端连接光纤放大器2的输出端；
环形器4，环形器4的输入端41连接声光调制器3的输出端；
第一耦合器5，第一耦合器5的第一端口51连接环形器4的第一端口42；
采样光纤6，采样光纤6沿管网系统进行设置并连接第一耦合器5的第二端口52；
延迟光纤7，延迟光纤7的输入端连接第一耦合器5的第三端口53；
第二耦合器8，第二耦合器8的第一输入端81连接环形器4的第二端口43，第二耦合器8的第二输入端82连接延迟光纤7的输出端；
探测器9，探测器9的输入端连接第二耦合器的输出端83，生成一管网漏点检测数据。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中窄线宽激光器、光纤放大器、声光调制器、环形器、第一耦合器、采样光纤、延迟光纤、第二耦合器和探测器之间的连接关系均由单模光纤实现。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中窄线宽激光器输出波长为1550nm的连续窄线宽激光。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中光纤放大器为掺铒光纤放大器，输出功率为200mW的连续激光。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中光纤放大器为掺铒光纤放大器，输出功率为400mW的连续激光。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中第一耦合器为1X2耦合器。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中采样光纤的长度大于30km。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中第二耦合器为三分贝定向耦合器。
作为优选的实施方式，该种分布式光纤传感器，其中探测器为雪崩光电探测器。
现提供一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：
在本实用新型的具体实施例中，窄线宽激光器1产生1550nm的连续激光，激光经过单模光纤传输到掺铒光纤放大器2(EDFA)，掺铒光纤放大器2将激光功率放大到400毫瓦，然后通过单模光纤将放大后的连续激光传输到声光调制器3的输入端，声光调制器3将窄线宽连续激光调制成窄线宽脉冲激光，然后通过单模光纤传输到环形器4，窄线宽脉冲激光从环形器4的输入端41右旋并从第一端口42输出，经过1X2耦合器5——1X2耦合器5的作用是将激光耦合到第一端口52，然后经过单模光纤传输到传感光纤6。
于上述具体实施例中，传感光纤6的设置长度大于30公里，激光在传感光纤6向前传输过程中产生后向散射，即发生瑞利散射效应——瑞利散射回波经过单模光纤返回1X2耦合器5的第二端口52，然后分别从1X2耦合器5的第一端口51和第三端口53输出；1X2耦合器5的第一端口51返回的激光回波经过环形器4的第一端口42右旋从第二端口43输出，经过单模光纤进入三分贝定向耦合器8的第一输出端81；1X2耦合器5的第三端口53返回的激光回波经过单模光纤连接到延迟光纤7，延迟光纤7完成对于激光回波的时间延长功能，并将延迟以后的激光通过单模光纤输入三分贝定向耦合器8的第一输出端82；三分贝定向耦合器8的第一输出端81和第二输入端82输入的激光在其内部产生马赫泽德干涉效应，然后输出到雪崩光电探测器9。
相比传统的传感器，于上述具体实施例中提出的瑞利-马赫泽德复合型光纤传感器具有许多独一无二的优点：经实际测试结果表明，随着外界环境折射率值的变化(包括外界扰动和泄露信号)，其基模的有效折射率保持不变，而包层模的有效折射率值则逐渐变大；当外界环境折射率的值接近包层折射率时，包层模的有效折射率值变化越明显；随着振动能量的增大，基模的耦和效率迅速变小，而包层模的耦合效率逐渐变大，最后趋向一个定值；特征波长随着外界环境折射率的增加而向减小的方向移动。其能够有效兼顾系统探测灵敏度和空间分辨率，解决了现有技术中存在的问题。
综上所述，本技术方案提出了一种基于瑞利-马赫泽德光纤光路的复合性分布式光纤传感器，利用马赫泽德光纤干涉作用有效滤除瑞利散射的相位噪声，同时兼顾了系统探测灵敏度和空间分辨率，具有极佳的适用价值和可推广性。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种分布式光纤传感器，设置于管网系统侧，其特征在于，所述分布式光纤传感器包括：
窄线宽激光器；
光纤放大器，所述光纤放大器的输入端连接所述窄线宽激光器的输出端；
声光调制器，所述声光调制器的输入端连接所述光纤放大器的输出端；
环形器，所述环形器的输入端连接所述声光调制器的输出端；
第一耦合器，所述第一耦合器的第一端口连接所述环形器的第一端口；
采样光纤，所述采样光纤沿所述管网系统进行设置并连接所述第一耦合器的第二端口；
延迟光纤，所述延迟光纤的输入端连接所述第一耦合器的第三端口；
第二耦合器，所述第二耦合器的第一输入端连接所述环形器的第二端口，所述第二耦合器的第二输入端连接所述延迟光纤的输出端；
探测器，所述探测器的输入端连接所述第二耦合器的输出端，生成一管网漏点检测数据。
2.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述窄线宽激光器、所述光纤放大器、所述声光调制器、所述环形器、所述第一耦合器、所述采样光纤、所述延迟光纤、所述第二耦合器和所述探测器之间的连接关系均由单模光纤实现。
3.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述窄线宽激光器输出波长为1550nm的连续窄线宽激光。
4.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述光纤放大器为掺铒光纤放大器，输出功率为200mW的连续激光。
5.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述第一耦合器为1X2耦合器。
6.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述采样光纤的长度大于30km。
7.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述第二耦合器为三分贝定向耦合器。
8.如权利要求1所述的分布式光纤传感器，其特征在于，所述探测器为雪崩光电探测器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202021861191.8U CN212585730U (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种分布式光纤传感器 |
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Publications (1)
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| CN212585730U true CN212585730U (zh) | 2021-02-23 |
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|---|---|---|---|
| CN202021861191.8U Active CN212585730U (zh) | 2020-08-31 | 2020-08-31 | 一种分布式光纤传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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2020
- 2020-08-31 CN CN202021861191.8U patent/CN212585730U/zh active Active
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