CN213067921U

CN213067921U - 一种分插复用光纤声波探测装置及其接入组网

Info

Publication number: CN213067921U
Application number: CN202022237918.1U
Authority: CN
Inventors: 刘德明
Original assignee: Wuhan Optical Valley Optical Networking Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Optical Valley Optical Networking Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-10
Filing date: 2020-10-10
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2030-10-10

Abstract

本实用新型属于光纤传感网络技术领域，具体涉及一种分插复用光纤声波探测装置及其接入组网。本实用新型只需2根光纤即可实现多个光纤声波传感探头的线状分布式接入组网，本实用新型输入引导光纤连接光耦合器一一侧的一个端口；光耦合器一另一侧的两个端口分别连接光纤布拉格光栅一和光纤布拉格光栅二；光纤布拉格光栅一和光纤布拉格光栅二连接光耦合器三一侧的两个端口；光耦合器一一侧另一个端口连接光耦合器二一侧的一个端口；光耦合器二另一侧的两个端口分别连接传感信号臂光纤和参考信号臂光纤；传感信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜一，参考信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜二；光耦合器二一侧的另一个端口连接光耦合器三另一侧的一个端口。

Description

一种分插复用光纤声波探测装置及其接入组网

技术领域

本实用新型属于光纤传感网络技术领域，具体涉及一种分插复用光纤声波探测装置及其接入组网。

背景技术

常规迈克尔逊干涉结构光纤声波传感探头如图1所示，由引导光纤1’、光耦合器2’、传感信号臂光纤3’、参考信号臂光纤4’、法拉第旋光反射镜5-1’和5-2’以及回传光纤6’等构成。工作原理是由引导光纤1’输入的窄线宽激光光波，被光耦合器2’分为两路，分别经过传感信号臂光纤3’和参考信号臂光纤4’及其端部连接的法拉第旋光反射镜5-1’和5-2’反射回传，再经光耦合器2’由回传光纤6’输出。当传感信号臂光纤3’受到声波作用时，即可由回传光纤6’输出声波调制传感光信号。

对于这种迈克尔逊干涉结构光纤声波传感探头线状分布式接入组网，如图2所示，每个探头1-1’、1-2’……1-N’都需要用到多芯光缆20中的两芯光纤(引导光纤和回传光纤)2-1’、2-2’……2-N’，多芯光缆20中的两芯光纤的另一头分别连接系统主机30的窄线宽激光器光源4-1’、4-2’……4-N’和光探测器5-1’、5-2’……5-N’，以传送光源输出光和探头回传干涉信号光。当接入探头较多时，这种光纤声波传感探头接入组网方式给工程综合布线带来复杂性和较高的安装成本。例如32个探头接入组网，需要64芯光缆，1000多个光纤熔接点(每个探测点需要将光缆切断并重新熔接下传的各光纤)。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，公开一种分插复用光纤声波探测装置及其接入组网，只需2根光纤即可实现多个光纤声波传感探头的线状分布式接入组网。

本实用新型提供的一种分插复用光纤声波探测装置，包括输入引导光纤、光耦合器一、光纤布拉格光栅一、光纤布拉格光栅二、光耦合器二、传感信号臂光纤、参考信号臂光纤、法拉第旋光反射镜一、法拉第旋光反射镜二、光耦合器三以及输出引导光纤；输入引导光纤连接光耦合器一一侧的一个端口；光耦合器一另一侧的两个端口分别连接光纤布拉格光栅一和光纤布拉格光栅二；光纤布拉格光栅一和光纤布拉格光栅二连接光耦合器三一侧的两个端口；光耦合器一一侧的另一个端口连接光耦合器二一侧的一个端口；光耦合器二另一侧的两个端口分别连接传感信号臂光纤和参考信号臂光纤；传感信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜一，参考信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜二；光耦合器二一侧的另一个端口连接光耦合器三另一侧的一个端口，光耦合器三还连接输出引导光纤。

一种根据分插复用光纤声波探测装置制成的集成分插复用光纤声波探测装置，包括输入引导光纤、集成分插复用光芯片、传感信号臂光纤、参考信号臂光纤、法拉第旋光反射镜一、法拉第旋光反射镜二和输出引导光纤；输入引导光纤连接集成分插复用光芯片，集成分插复用光芯片分别连接传感信号臂光纤与参考信号臂光纤；传感信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜一，参考信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜二；集成分插复用光芯片还连接输出引导光纤。

一种根据分插复用光纤声波探测装置制成的接入组网，包括系统主机、回传光纤和若干分插复用光纤声波探测装置；系统主机的输出端连接第一个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤，第一个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接第二个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤，第二个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接第三个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤，依此类推，最终第N个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接回传光纤并送至系统主机的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，系统主机包括用于传感光源信号发送和传感光信号接收的光电端机，光电端机包括多波长激光器、密集波分复用器和光探测器阵列；多波长激光器经系统主机的输出端连接第一个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤输入端；第N个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接回传光纤并送至系统主机的输入端，经密集波分复用器和光探测器阵列获得多波长通道的传感电信号。

作为本实用新型的进一步优化，系统主机还包括数据分析模块、报警管理模块、通信接口模块，数据分析模块用于传感电信号的数据分析，报警管理模块用于报警目标智能识别判决，通信接口模块用于振动传感报警信号数据上传通信。

本实用新型具有以下有益效果：

1、只需2根光纤即可实现n个光纤声波传感探头接入组网；

2、接入n个光纤声波传感探头只需要2n个光纤熔接点；

3、降低光纤链路损耗，增加光纤声波传感探头接入容量；

4、简化光纤安装工程复杂度，大幅度降低建设成本；

5、减少可能的故障点，大幅度降低线路维护费用。

附图说明

图1是背景技术所述常规迈克尔逊干涉结构光纤声波传感探头结构示意图；

图2是图1所示探头线状分布式接入组网；

图3是本实用新型分插复用光纤声波探测装置结构示意图；

图4是本实用新型集成分插复用光纤声波探测装置结构示意图；

图5是本实用新型接入组网结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图3所示，本实施例包括输入引导光纤1、光耦合器一2、光纤布拉格光栅一3、光纤布拉格光栅二4、光耦合器二5、传感信号臂光纤6、参考信号臂光纤7、法拉第旋光反射镜一8-1、法拉第旋光反射镜二8-2以及输出引导光纤10。

波长为λ₁～λ_n的窄线宽激光光波由输入引导光纤1输入，其中波长为λ_i的光波被光耦合器一2分成两路后，分别被光纤布拉格光栅一3和光纤布拉格光栅二4反射，根据马赫泽德干涉原理，反射回的两路光波由光耦合器一2交叉输出送至光耦合器二5；光耦合器二5将光路再次分成两路，被光耦合器二5分成的两路光波分别经过传感信号臂光纤6和参考信号臂光纤7，并分别被传感信号臂光纤6和参考信号臂光纤7端部连接的法拉第旋光反射镜一8-1和法拉第旋光反射镜二8-2反射回传，回传的光波再次经过光耦合器二5交叉耦合输出送至光耦合器三9；光耦合器三9又将光波分成两路，光耦合器三9分成的两路光波分别被光纤布拉格光栅一3和光纤布拉格光栅二4反射，之后被光耦合器三9交叉耦合，最后由输出引导光纤10输出。

当传感信号臂光纤6受到声波作用，即可对波长为λ_i的光波施加调制，形成声波调制传感光信号。

除波长为λ_i以外的其它波长光波将低损耗透过光纤布拉格光栅一3和光纤布拉格光栅二4，被光耦合器三9交叉耦合，由输出引导光纤10输出，与波长为λ_i的光波合波形成下传的波长为λ₁～λ_n的窄线宽激光光波。

实施例2

如图4所示，本实施例1的一种变换形式，本实施例将实施例1中的光耦合器一2、光纤布拉格光栅一3、光纤布拉格光栅二4、光耦合器二5等部件集成，形成集成分插复用光芯片40。波长为λ₁～λ_n的窄线宽激光光波由输入引导光纤1输入，其中波长为λ_i的光波经集成分插复用光芯片40反射并分两路输出，这两路分别经过传感信号臂光纤6和参考信号臂光纤7，并分别被传感信号臂光纤6和参考信号臂光纤7端部连接的法拉第旋光反射镜一8-1和法拉第旋光反射镜二8-2反射回传，再次经由集成分插复用光芯片40，最终由输出引导光纤10输出波长为λ_i的光波。

当传感信号臂光纤6受到声波作用时，即可对波长为λ_i的光波施加调制，形成声波调制传感光信号。

除λ_i以外的其它波长光波将低损耗透过集成分插复用光芯片40，由输出引导光纤10输出，并与波长为λ_i的光波合波形成下传的波长为λ₁～λ_n的窄线宽激光光波。

实施例3

如图5所示，本实施例是由实施例1公开的分插复用光纤声波探测装置制成的接入组网，包括光电主机30、若干分插复用光纤声波探测装置2-1～2-n以及回传光纤31；系统主机30的输出端连接第一个分插复用光纤声波探测装置2-1的输入引导光纤1，第一个分插复用光纤声波探测装置2-1的输出引导光纤连接第二个分插复用光纤声波探测装置2-2的输入引导光纤，第二个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接第三个分插复用光纤声波探测装置2-3的输入引导光纤，依此类推，第N个分插复用光纤声波探测装置2-n的输出引导光纤10经回传光纤31连接系统主机30的输入端。

光电端机30中的多波长激光器70输出的波长为λ₁～λ_n的窄线宽激光光波耦合进入到输入引导光纤1，在第一个分插复用光纤声波探测装置2-1位置，波长为λ₁的光波被下载并被声波调制，经分插复用光纤声波探测装置2-1再上传；在第二个分插复用光纤声波探测装置2-2位置，波长为λ₂的光波被下载并被声波调制，经分插复用光纤声波探测装置2-2再上传；以此类推，直至第n个分插复用光纤声波探测装置，波长为λ_n的光波被下载并被声波调制上传。被声波调制上传的多波长声波传感光信号最后由回传光纤31送至光电端机30中的密集波分复用器50，对多波传感信号解复用并送至光探测器阵列60，获得多个分插复用光纤声波探测装置的声波传感电信号。这样，只用2根光纤即可实现n个分插复用光纤声波探测装置的接入组网。接入32个分插复用光纤声波探测装置只需要64个光纤熔接点。

优选的，系统主机除了光电端机之外，还包括数据分析模块、报警管理模块、通信接口模块；光电端机用于传感光源信号发送和传感光信号的接收，数据分析模块用于传感信号的数据分析，报警管理模块用于报警目标智能识别判决，通信接口模块用于振动传感报警信号数据上传通信。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种分插复用光纤声波探测装置，其特征在于，包括输入引导光纤、光耦合器一、光纤布拉格光栅一、光纤布拉格光栅二、光耦合器二、传感信号臂光纤、参考信号臂光纤、法拉第旋光反射镜一、法拉第旋光反射镜二、光耦合器三以及输出引导光纤；

输入引导光纤连接光耦合器一一侧的一个端口；光耦合器一另一侧的两个端口分别连接光纤布拉格光栅一和光纤布拉格光栅二；光纤布拉格光栅一和光纤布拉格光栅二连接光耦合器三一侧的两个端口；光耦合器一一侧的另一个端口连接光耦合器二一侧的一个端口；光耦合器二另一侧的两个端口分别连接传感信号臂光纤和参考信号臂光纤；传感信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜一，参考信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜二；光耦合器二一侧的另一个端口连接光耦合器三另一侧的一个端口，光耦合器三还连接输出引导光纤。

2.一种根据权利要求1所述分插复用光纤声波探测装置制成的集成分插复用光纤声波探测装置，其特征在于，包括输入引导光纤、集成分插复用光芯片、传感信号臂光纤、参考信号臂光纤、法拉第旋光反射镜一、法拉第旋光反射镜二和输出引导光纤；

输入引导光纤连接集成分插复用光芯片，集成分插复用光芯片分别连接传感信号臂光纤与参考信号臂光纤；传感信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜一，参考信号臂光纤连接法拉第旋光反射镜二；集成分插复用光芯片还连接输出引导光纤。

3.一种接入组网，其特征在于，包括系统主机、回传光纤和若干权利要求1所述的分插复用光纤声波探测装置；系统主机的输出端连接第一个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤，第一个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接第二个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤，第二个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接第三个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤，依此类推，最终第N个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接回传光纤并送至系统主机的输入端。

4.根据权利要求3所述一种接入组网，其特征在于，系统主机包括用于传感光源信号发送和传感光信号接收的光电端机，光电端机包括多波长激光器、密集波分复用器和光探测器阵列；多波长激光器经系统主机的输出端连接第一个分插复用光纤声波探测装置的输入引导光纤输入端；第N个分插复用光纤声波探测装置的输出引导光纤连接回传光纤并送至系统主机的输入端，经密集波分复用器和光探测器阵列获得多波长通道的传感电信号。

5.根据权利要求3所述的一种接入组网，其特征在于，系统主机还包括数据分析模块、报警管理模块、通信接口模块，数据分析模块用于传感电信号的数据分析，报警管理模块用于报警目标智能识别判决，通信接口模块用于振动传感报警信号数据上传通信。