一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖作為傳感器，外界擾動(dòng)會(huì)對(duì)光纖產(chǎn)生作用，從而改變光纖中光束傳播的光程， 引起位相變化，采用干涉測(cè)量技術(shù)可以檢測(cè)出這種位相變化，然后通過相應(yīng)的算法可以得 到擾動(dòng)距離等信息。與傳統(tǒng)的傳感方法相比，分布式光纖傳感具有靈敏度高、距離遠(yuǎn)、體積 小、無電磁干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，光纖傳感技術(shù)的研宄內(nèi)容除了光路拓?fù)浜蜋z測(cè)技術(shù)之 外，更多的關(guān)注于系統(tǒng)中對(duì)檢測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，即所使用的算法設(shè)計(jì)，包括位相解調(diào)算 法、定位算法及模式識(shí)別等。
[0003] 基于Sagnac光纖干涉儀方法，原理如圖1所示。
[0004] 基本光路由光源、探測(cè)器、3dB耦合器及一個(gè)光纖環(huán)路構(gòu)成。光由耦合器分成兩路 沿兩個(gè)方向在光纖環(huán)路中傳輸，然后返回到耦合器處相干再輸出到探測(cè)器。當(dāng)光纖環(huán)路上 沒有擾動(dòng)時(shí)，兩個(gè)方向的光程相同，兩路相干疊加時(shí)位相差穩(wěn)定，探測(cè)器輸出為直流。當(dāng)環(huán) 路中距離環(huán)路中點(diǎn)距離z的某點(diǎn)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，擾動(dòng)改變了傳輸光的相位變化，在耦合器處 會(huì)形成與擾動(dòng)特征相關(guān)的不穩(wěn)定位相差變化。假設(shè)擾動(dòng)引起的位相變化為Φα)，則在t0 時(shí)刻，到達(dá)親合器發(fā)生相干的兩路光的位相分別為Φ (t〇-(L+z)/vp、Φ (t〇-(L-z)/vp，可推 導(dǎo)出它們的位相差正比，從中可看出Sagnac環(huán)輸出的相干信號(hào)中包含了擾動(dòng)變化和位置 信息。
[0005] 在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在可靠性低、抗干擾 能力弱和穩(wěn)定性差等缺陷。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，以實(shí) 現(xiàn)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)， 包括并行設(shè)置在待測(cè)區(qū)域、且共用兩條光纖的雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及依次與所述雙 Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接的數(shù)據(jù)同步器和PC工控機(jī)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括第一光源LD1、第二光源LD2、第一光 纖、第二光纖、第一本地正弦位相調(diào)制器、第二本地正弦位相調(diào)制器、第一探測(cè)器PIN1、第二 探測(cè)器PIN2、第一波分復(fù)用器、第二波分復(fù)用器、第三波分復(fù)用器和第四波分復(fù)用器；
[0009] 在所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的第一 Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所述第一光源 LD1、第一本地正弦位相調(diào)制器、第一波分復(fù)用器、第一光纖、第二波分復(fù)用器、第四波分復(fù) 用器、第二光纖、第三波分復(fù)用器和第一探測(cè)器PINl依次連接；
[0010] 在所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的第二Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所述第二光源 LD2、第二本地正弦位相調(diào)制器、第二波分復(fù)用器、第一光纖、第一波分復(fù)用器、第三波分復(fù) 用器、第二光纖、第四波分復(fù)用器和第二探測(cè)器PINl依次連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第一本地正弦位相調(diào)制器、第二本地位相調(diào)制器的型號(hào)，均為 TMS320D642AZDK600。
[0012] 進(jìn)一步地，在所述第一光源LDl與第一本地正弦位相調(diào)制器之間，還連接有第一 A/D轉(zhuǎn)換器；
[0013] 和 / 或，
[0014] 在所述第二光源LDl與第二本地正弦位相調(diào)制器之間，還連接有第二A/D轉(zhuǎn)換器。
[0015] 進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)同步器的型號(hào)為XC3S500E-4P02081。
[0016] 本實(shí)用新型各實(shí)施例的分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，由于包括并行設(shè)置在待測(cè)區(qū) 域、且共用兩條光纖的雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及依次與雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接的 數(shù)據(jù)同步器和PC工控機(jī)；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、抗干擾能力弱和穩(wěn)定性差的 缺陷，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0017] 本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。
[0018] 下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0019] 附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用 新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：
[0020] 圖1現(xiàn)有Sagnac環(huán)原理圖；LD :激光二極管（光源）；ΡΙΝ:光電檢測(cè)器（光電二極 管、探測(cè)器）；CW :順時(shí)針傳播；CCW :逆時(shí)針傳播；
[0021] 圖2為本實(shí)用新型中實(shí)際光路原理圖；WDM :波分復(fù)用；
[0022] 圖3為本實(shí)用新型中光纖接線圖，其中，（a)為第一光纖接線圖，（b)為第二光纖接 線圖；
[0023] 圖4為本實(shí)用新型中算法流程示意圖；
[0024] 圖5為本實(shí)用新型中算法的工作原理示意圖；
[0025] 圖6為本實(shí)用新型中位相解調(diào)采樣示意圖；
[0026] 圖7為本實(shí)用新型中實(shí)現(xiàn)所得的兩路數(shù)據(jù)同步的相關(guān)系數(shù)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu) 選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0028] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，如圖1-圖7所示，提供了一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)。
[0029] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案，詳細(xì)說明如下：
[0030] 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
[0031] 因?yàn)橐粋€(gè)Sagnac環(huán)還不足以從解調(diào)相移信號(hào)中提取距離信息，如果使用兩個(gè) Sagnac干涉環(huán)，擾動(dòng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)環(huán)的不同位置，通過求解相應(yīng)的解調(diào)信號(hào)，并通過幅度比方 法就可以解出距離信息。本系統(tǒng)雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。
[0032] 采用WDM來構(gòu)成雙Sagnac結(jié)構(gòu)。光源LDl、第一光纖、第二光纖和探測(cè)器PINl構(gòu) 成一個(gè)中心波長(zhǎng)為λ 1的Sagnac環(huán)，光源LD2、第一光纖、第二光纖和PIN2構(gòu)成另一個(gè)中心 波長(zhǎng)為λ2的Sagnac環(huán)，兩個(gè)Sagnac環(huán)共用相同的傳感第一光纖和第二光纖。當(dāng)擾動(dòng)發(fā) 生時(shí)，兩個(gè)環(huán)路中的位相差正如前面所述，相比可以提取出具體的距離信息，即下式：
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，其特征在于，包括并行設(shè)置在待測(cè)區(qū)域、且共用兩條 光纖的雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及依次與所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接的數(shù)據(jù)同步 器和PC工控機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，其特征在于，所述雙Sagnac光路 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括第一光源LD1、第二光源LD2、第一光纖、第二光纖、第一本地正弦位相調(diào)制 器、第二本地正弦位相調(diào)制器、第一探測(cè)器PIN1、第二探測(cè)器PIN2、第一波分復(fù)用器、第二 波分復(fù)用器、第三波分復(fù)用器和第四波分復(fù)用器； 在所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的第一 Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所述第一光源LD1、第 一本地正弦位相調(diào)制器、第一波分復(fù)用器、第一光纖、第二波分復(fù)用器、第四波分復(fù)用器、第 二光纖、第三波分復(fù)用器和第一探測(cè)器PIN1依次連接； 在所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的第二Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所述第二光源LD2、第 二本地正弦位相調(diào)制器、第二波分復(fù)用器、第一光纖、第一波分復(fù)用器、第三波分復(fù)用器、第 二光纖、第四波分復(fù)用器和第二探測(cè)器PIN1依次連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，其特征在于，所述第一本地正弦 位相調(diào)制器、第二本地位相調(diào)制器的型號(hào)，均為TMS320D642AZDK600。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一光源LD1 與第一本地正弦位相調(diào)制器之間，還連接有第一 A/D轉(zhuǎn)換器； 和/或， 在所述第二光源LD1與第二本地正弦位相調(diào)制器之間，還連接有第二A/D轉(zhuǎn)換器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù) 據(jù)同步器的型號(hào)為XC3S500 E-4P02081。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，包括并行設(shè)置在待測(cè)區(qū)域、且共用兩條光纖的雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及依次與所述雙Sagnac光路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接的數(shù)據(jù)同步器和PC工控機(jī)。本實(shí)用新型所述分布式振動(dòng)光纖防范系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、抗干擾能力弱和穩(wěn)定性差等缺陷，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01H9-00
【公開號(hào)】CN204346573
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520029949
【發(fā)明人】羅廣迪, 莫家慶, 呂小毅, 趙興國, 謝毅宇, 趙峰輝
【申請(qǐng)人】新疆美特智能安全工程股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日