一種高靈敏度光電檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的高靈敏度光電檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光纖傳感系統(tǒng)主要用于交通、電力、煤礦、石化等行業(yè)，其作用是對(duì)這些重要的場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。它對(duì)于保證工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全起著重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的分布式光纖傳感系統(tǒng)是由激光器、脈沖調(diào)制器、同步控制器、環(huán)形器、濾光器、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成。其工作原理為:激光器連續(xù)不斷地向傳感光纖中發(fā)射脈沖光，激光在光纖中傳輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生后向散射，通過(guò)環(huán)形器和分光器將后向散射光中的瑞利光譜分離出來(lái)，再經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再將采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理器計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理計(jì)算，最終得出整條曲線數(shù)據(jù)。
[0004]在分布式光纖傳感系統(tǒng)中，光信號(hào)的檢測(cè)裝置是非常重要的一個(gè)部分。由于傳感光纖中返回的信號(hào)光非常弱，同時(shí)分布式光纖傳感系統(tǒng)一般測(cè)量距離都要達(dá)到數(shù)十公里。因此，數(shù)十公里末端返回來(lái)的信號(hào)非常弱，不采用特殊的光電檢測(cè)技術(shù)手段是無(wú)法提取出我們所需要的信息。現(xiàn)有的光電檢測(cè)方法是采用直接檢測(cè)的方法，即將信號(hào)光直接接入光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。因此，現(xiàn)有的方法存在如下的缺陷和不足:1.信號(hào)檢測(cè)的信噪比較低；2.傳感光纖末端信號(hào)弱，從而降低了系統(tǒng)的測(cè)量距離；所以，仍然需要對(duì)現(xiàn)有光電檢測(cè)裝置進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)一種具有高靈敏度探測(cè)功能以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳感的分布式光電檢測(cè)裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種高靈敏度光電檢測(cè)裝置，包括激光器，所述的激光器的輸出端口與分光器的輸入端口相連，所述分光器的其中一個(gè)輸出端口與衰減器的輸入端口相連，另一個(gè)輸出端口作為傳感光輸出端與傳感光纖連接，所述的衰減器的輸出端口與親合器的其中一個(gè)輸入端口連接，所述親合器的另一個(gè)輸入端口連接信號(hào)光輸出端，所述耦合器的輸出端經(jīng)兩個(gè)光電探測(cè)器連接放大器。
[0007]本實(shí)用新型采用激光相干和光電探測(cè)信號(hào)相減的方法，提高了光纖傳感系統(tǒng)的靈敏度和信噪比，實(shí)現(xiàn)分布式光纖傳感系統(tǒng)的高靈敏度探測(cè)和長(zhǎng)距離傳感。
[0008]具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0009]1、提高了微弱光信號(hào)檢測(cè)的靈敏度；
[0010]2、消除了光電探測(cè)器的共模分量；
[0011]3、提高了傳感光纖末端信號(hào)的信噪比，從而提高了系統(tǒng)的傳感距離。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面對(duì)本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說(shuō)明:
[0013]圖1為高靈敏度光電檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，高靈敏度光電檢測(cè)裝置包括激光器1、分光器2、衰減器3、耦合器4、兩個(gè)光電探測(cè)器、放大器7，下面對(duì)各個(gè)部件結(jié)構(gòu)和功能詳細(xì)說(shuō)明:
[0015]激光器1，采用半導(dǎo)體激光器1，實(shí)現(xiàn)一定光功率的連續(xù)光信號(hào)輸出；
[0016]分光器2，為1x2光纖分光器2，用于將激光器I輸出的光信號(hào)分成兩路，兩路光的分光比為1:1;
[0017]衰減器3，采用可調(diào)光纖衰減器3，用于對(duì)輸入到耦合器4的本振光信號(hào)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0018]耦合器4，采用2x2光纖耦合器4，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)光和本振光進(jìn)行干涉，并將干涉后的光信號(hào)分成均等的兩路輸出；
[0019]光電探測(cè)器，采用高靈敏度APD雪崩二極管來(lái)探測(cè)激光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)；光電探測(cè)器設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)光電探測(cè)器采用相減消除共模信號(hào)的方法連接；
[0020]放大器7，采用夸阻放大器7，對(duì)兩個(gè)光電探測(cè)輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大，兩個(gè)光電探測(cè)器的差模信號(hào)連接放大器7的輸入端口 ；
[0021]激光器I輸出功率為1mW的連續(xù)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)分光器2本分光器2分成功率相等的兩路連續(xù)光信號(hào)。一路光作為傳感光輸出到傳感光纖中，另一路光作為本振光經(jīng)過(guò)衰減器3后由耦合器4的其中一個(gè)輸入端口輸入到耦合器4中。衰減器3采用可調(diào)光纖衰減器3，對(duì)本振光信號(hào)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)光經(jīng)耦合器4的另一個(gè)輸入端口輸入，在耦合器4中與本振光信號(hào)進(jìn)行干涉。干涉后的信號(hào)光分成兩路，分別輸入到第一光電探測(cè)器5和第二光電探測(cè)器6中，第一光電探測(cè)器5和第二光電探測(cè)器6的輸出信號(hào)正負(fù)極串聯(lián)，從第一光電探測(cè)器5和第二光電探測(cè)器6的中間輸出探測(cè)信號(hào)。輸出探測(cè)信號(hào)與放大器7連接，放大器7對(duì)第一光電探測(cè)器5和第二光電探測(cè)器6輸出的差模信號(hào)進(jìn)行放大，最終得到傳感光纖中返回的信號(hào)。
[0022]工作原理如下:
[0023]激光器I輸出一定功率的連續(xù)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)分光器2本分光器2分成功率相等的兩路連續(xù)光信號(hào)。一路光作為傳感光輸出到傳感光纖中，另一路光作為本振光經(jīng)過(guò)衰減器3后輸入到耦合器4中。衰減器3采用可調(diào)光纖衰減器3，對(duì)本振光信號(hào)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)光經(jīng)耦合器4的另一個(gè)輸入端口輸入，在耦合其中與本振光進(jìn)行干涉。干涉后的信號(hào)光分成兩路，分別輸入到兩個(gè)光電探測(cè)器中，兩個(gè)光電探測(cè)器的輸出信號(hào)正負(fù)極串聯(lián)，從兩個(gè)光電探測(cè)器的中間輸出信號(hào)。輸出信號(hào)與放大器7連接，放大器7采用夸阻放大器7，對(duì)兩個(gè)探測(cè)器輸出的差模信號(hào)進(jìn)行放大，最終得到傳感光纖中返回的信號(hào)。
[0024]本實(shí)用新型采用激光相干和光電探測(cè)信號(hào)相減的方法，提高了光纖傳感系統(tǒng)的靈敏度，消除了光彩探測(cè)器的共模分量，提高了傳感光纖末端信號(hào)的信噪比，實(shí)現(xiàn)分布式光纖傳感系統(tǒng)的高靈敏度探測(cè)和長(zhǎng)距離傳感。
[0025]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高靈敏度光電檢測(cè)裝置，包括激光器，其特征在于:所述的激光器的輸出端口與分光器的輸入端口相連，所述分光器的其中一個(gè)輸出端口與衰減器的輸入端口相連，另一個(gè)輸出端口作為傳感光輸出端與傳感光纖連接，所述的衰減器的輸出端口與耦合器的其中一個(gè)輸入端口連接，所述耦合器的另一個(gè)輸入端口連接信號(hào)光輸出端，所述耦合器的輸出端經(jīng)兩個(gè)光電探測(cè)器連接放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度光電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的光電探測(cè)器為高靈敏度APD雪崩二極管來(lái)探測(cè)激光，且光電探測(cè)器設(shè)有兩個(gè)分別為第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器，兩個(gè)所述的光電探測(cè)器正負(fù)極串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高靈敏度光電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的耦合器具有兩個(gè)信號(hào)輸出端，分別連接第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器，所述第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器的中間輸出探測(cè)信號(hào)連接至放大器的輸入端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高靈敏度光電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的放大器為夸阻放大器。
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種高靈敏度光電檢測(cè)裝置，包括激光器，所述的激光器的輸出端口與分光器的輸入端口相連，所述分光器的其中一個(gè)輸出端口與衰減器的輸入端口相連，另一個(gè)輸出端口作為傳感光輸出端與傳感光纖連接，所述的衰減器的輸出端口與耦合器的其中一個(gè)輸入端口連接，所述耦合器的另一個(gè)輸入端口連接信號(hào)光輸出端，所述耦合器的輸出端經(jīng)光電探測(cè)器連接放大器。該裝置采用激光相干和光電探測(cè)信號(hào)相減的方法，提高了光纖傳感系統(tǒng)的靈敏度，消除了光彩探測(cè)器的共模分量，提高了傳感光纖末端信號(hào)的信噪比，實(shí)現(xiàn)分布式光纖傳感系統(tǒng)的高靈敏度探測(cè)和長(zhǎng)距離傳感。
【IPC分類(lèi)】G01H9-00, G01D5-26
【公開(kāi)號(hào)】CN204556091
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520220893
【發(fā)明人】周正仙, 張開(kāi)拓, 余瑞蘭, 袁揚(yáng)勝, 杜友武, 吳朝輝, 盛曉偉, 周瑞, 劉沖沖
【申請(qǐng)人】安徽師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日