一種基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖振動傳感器一般使用在周界安防領(lǐng)域，典型應(yīng)用場所包括：博物館、體育場 館、國防通訊光纜、通信基站、飛機場、火車站、鐵路沿線、油氣管道等。
[0003] 現(xiàn)有的POTDR傳感系統(tǒng)的信號光來自于前向傳播的脈沖光的后向瑞利散射。其 主要問題在于，由于擾動位置影響了所有此位置后的信號的偏振態(tài)，所以系統(tǒng)只能定位第 一個擾動源，及職能定位一個位置的傳感操作，大大影響了傳感系統(tǒng)的工作精度和效率；同 時，由于普通單模光纖的后向瑞利散射系數(shù)很小，所以產(chǎn)生的信號光很弱，在幾到幾十納瓦 的數(shù)量級；由于信號光的頻率很高，在幾十到上百兆赫茲，所以光探測器的噪聲等價功率也 在數(shù)十納瓦；最終導(dǎo)致系統(tǒng)的信噪比很低。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型提供一種避免擾動相互干擾，提升多位置高效、高精度傳感的分區(qū)域 型光纖振動傳感系統(tǒng)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系 統(tǒng)，包括：脈沖光源，產(chǎn)生光脈沖信號；
[0006] 光纖傳感鏈路，接收所述光脈沖信號，并根據(jù)所述光脈沖信號生成反饋信號；
[0007] 檢偏器和光探測器，將所述反饋信號進(jìn)行檢偏操作，并將所述反饋信號轉(zhuǎn)換成電 信號輸出；
[0008] 數(shù)據(jù)采集卡，接收所述電信號，轉(zhuǎn)化存儲并發(fā)送；
[0009] 繪圖終端，獲取所述數(shù)據(jù)采集卡的發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并繪制反饋信號的時域波形 圖及頻域圖譜；
[0010] 其中，所述光纖傳感鏈路包括：
[0011] 輸入傳導(dǎo)光纖，承載傳遞光脈沖信號；
[0012] 傳感光纖，接收所述輸入傳導(dǎo)光纖的光脈沖信號，感應(yīng)振動信號，產(chǎn)生反饋信號；
[0013] 反饋傳導(dǎo)光纖，接收所述反饋信號，傳遞給所述檢偏器。
[0014] 進(jìn)一步地，所述傳感光纖為多條，任一條所述傳感光纖兩端分別通過耦合器連通 所述輸入傳導(dǎo)光纖和所述反饋傳導(dǎo)光纖，形成多條獨立的傳感探測支路。
[0015] 本實用新型提供的基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)通過在傳感光纖鏈路中，設(shè) 置多個相互獨立的傳感光纖支路，實現(xiàn)多個位置的獨立探測傳感；同時，由于傳感支路與光 脈沖信號傳輸?shù)膫鲗?dǎo)光纖相互獨立，使得某一位置或多個位置的擾動或者傳感操作，不會 影響其他位置的傳感支路的脈沖信號傳播，進(jìn)而不會影響其他傳感支路傳感操作，從而大 大提升的傳感系統(tǒng)的定位精度和效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型實施例提供的光纖振動傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本實用新型實施例提供的單個反饋信號的時域波形圖；
[0018] 圖3為本實用新型實施例提供的多個反饋信號的時域波形圖；
[0019] 圖4為本實用新型實施例提供的反饋信號隨時間變化的波形及進(jìn)行傅里葉變換 后的頻譜波形示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 參見圖1，本實用新型實施例提供的一種基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)，包 括：脈沖光源，產(chǎn)生光脈沖信號；
[0021] 光纖傳感鏈路，接收光脈沖信號，經(jīng)由傳感鏈路產(chǎn)生反饋信號；
[0022] 在線檢偏器，將反饋信號進(jìn)行檢偏操作；
[0023] 光探測器，接收檢偏器的輸出信號，轉(zhuǎn)換成電信號輸出；
[0024] 數(shù)據(jù)采集卡，接收光探測器的電信號，轉(zhuǎn)化存儲并發(fā)送；
[0025] 繪圖終端，接收數(shù)據(jù)采集卡輸出數(shù)據(jù)并繪制反饋信號的時域波形圖及其頻域圖 譜；
[0026] 其中，光纖傳感鏈路包括：
[0027] 輸入傳導(dǎo)光纖，承載傳遞光脈沖信號；
[0028] 傳感光纖，接收輸入傳導(dǎo)光纖的光脈沖信號，感應(yīng)振動信號，產(chǎn)生反饋信號；
[0029] 反饋傳導(dǎo)光纖，接收反饋信號，傳遞給檢偏器；
[0030] 數(shù)據(jù)控制處理模塊與脈沖光源建立實時通信，實現(xiàn)光源的控制。
[0031] 基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)的工作過程為：脈沖光源產(chǎn)生光脈沖信號，沿 輸入傳導(dǎo)光纖傳遞，在傳遞過程中，進(jìn)入傳感光纖；傳感光纖產(chǎn)生反饋光信號經(jīng)由輸出傳導(dǎo) 光纖傳遞給檢偏器，然后到達(dá)光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，由數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換存儲，輸出給繪 圖終端，繪制反饋信號波形圖以及傅立葉變換后的頻域圖譜，實時傳感探測振動情況的結(jié) 果探測結(jié)果。
[0032] 現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)一個傳感位置點動作或者受到擾動后，沿脈沖傳播方向上，此位置 點后的所有傳感位置的定位都將受到影響，嚴(yán)重影響了傳感系統(tǒng)的定位精度和工作效率。
[0033] 本實施例中，多條傳感光纖相互獨立，從脈沖信號的接入，到反饋信號的輸出，均 獨立進(jìn)行，避免了相互干擾。
[0034] 傳感光纖為多條，任一條所述傳感光纖兩端分別通過耦合器連通輸入傳導(dǎo)光纖和 反饋傳導(dǎo)光纖，形成多條獨立的傳感探測支路。其中，在輸入傳導(dǎo)光纖和反饋傳導(dǎo)光纖分別 設(shè)置對應(yīng)的兩個耦合器，直接實現(xiàn)脈沖信號的接入和反饋信號的輸出進(jìn)入檢偏器，光路結(jié) 構(gòu)獨立。進(jìn)而避免了相互干擾，從而大大提升了定位精度和工作效率。同時，能夠提升光纖 振動傳感系統(tǒng)的信噪比，且完全不存在信號的卷積問題和相干噪聲問題。鑒于，傳感光纖 的擾動僅僅影響經(jīng)過本傳感光纖的光信號的偏振態(tài)，對于經(jīng)過其他傳感光纖的光信號無影 響，實現(xiàn)了多點同時監(jiān)測。
[0035] 同時，為了彌補由于光纖損耗帶來的系統(tǒng)動態(tài)范圍隨著距離的增加而減小的現(xiàn) 象，可以隨著距離的增加，通過改變耦合器的分光比達(dá)到提高進(jìn)入傳感光纖的光功率，使得 每個反射點的強度基本一致，保持系統(tǒng)的動態(tài)范圍，提升反饋信號的保真度，提升信號處理 的效率。
[0036] 參見圖2、圖3和圖4,設(shè)脈沖寬度為ST(ns，納秒），光在真空中的傳播速度為c， 光纖折射率為n，則光脈沖在光纖中的長度1為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括： 脈沖光源，產(chǎn)生光脈沖信號； 光纖傳感鏈路，接收所述光脈沖信號，并根據(jù)所述光脈沖信號生成反饋信號； 檢偏器和光探測器，將所述反饋信號進(jìn)行檢偏操作，并將所述反饋信號轉(zhuǎn)換成電信號 輸出； 數(shù)據(jù)采集卡，接收所述電信號，轉(zhuǎn)化存儲并發(fā)送； 繪圖終端，獲取所述數(shù)據(jù)采集卡的發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并繪制反饋信號的時域波形圖及 頻域圖譜； 其中，所述光纖傳感鏈路包括： 輸入傳導(dǎo)光纖，承載傳遞光脈沖信號； 傳感光纖，接收所述輸入傳導(dǎo)光纖的光脈沖信號，感應(yīng)振動信號，產(chǎn)生反饋信號； 反饋傳導(dǎo)光纖，接收所述反饋信號，傳遞給所述檢偏器。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感光 纖為多條，任一條所述傳感光纖兩端分別通過耦合器連通所述輸入傳導(dǎo)光纖和所述反饋傳 導(dǎo)光纖，形成多條獨立的傳感探測支路。
【專利摘要】本實用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于光纖偏振效應(yīng)的振動傳感系統(tǒng)，包括：脈沖光源；光纖傳感鏈路，接收光脈沖信號，產(chǎn)生反饋信號；檢偏器，將反饋信號進(jìn)行檢偏操作；光探測器，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出；數(shù)據(jù)采集卡，接收電信號，轉(zhuǎn)化存儲并發(fā)送給下一級電路；繪圖終端，接收電信號并轉(zhuǎn)換獲取反饋信號的時域波形圖，并對其進(jìn)行傅立葉變換獲取反饋信號的頻域圖譜；其中，光纖傳感鏈路包括：輸入傳導(dǎo)光纖，承載傳遞光脈沖信號；傳感光纖，接收所述輸入傳導(dǎo)光纖的光脈沖信號，感應(yīng)振動信號，產(chǎn)生反饋信號；反饋傳導(dǎo)光纖，接收所述反饋信號，傳遞給所述檢偏器。本實用新型通過多個獨立的傳感支路實現(xiàn)多點傳感，避免相互干擾，影響傳感效率。
【IPC分類】G01H9-00
【公開號】CN204514460
【申請?zhí)枴緾N201520168665
【發(fā)明人】唐明, 王超東, 吳昊, 趙燦, 曹鋒
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月24日