[发明专利]一种环路型光纤传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤传感器，尤其是涉及一种环路型光纤传感器。

背景技术

在光纤传感领域，采用探测光纤环路测量的光纤传感器在温度、应力、振动等领域应用非常广泛，如基于光纤布里渊散射放大效应原理的光纤布里渊光时域分析器、基于马赫一泽德(M-Z)干涉仪原理的分布式光纤振动传感器等。环路型光纤传感器测量的最大特点是光源输出端口与接收端口不同，也就是说在光纤另一端接收光源发出的信号，因此，环路型光纤传感器的信号处理模块至少具有两个端口，可将光纤头部与尾部分别接入两个端口中，探测光纤形成环路。两端口单环路型光纤传感器结构如图(1)所示，4端口双环路型光纤传感器结构如图(2)所示。

单端测量型光纤传感器中探测器与光源在同一端，探测器所接收的信号是后向散射光，存在信号弱小、信噪比低等弱点，如拉曼散射型光纤传感器、布里渊光时域反射仪等。与单端测量型的方式不同，环路型光纤传感器采用了直接测量光强度的方式，这种直接探测的方式极大的改善系统的信噪比、提高测量精度。但是，由于环路型光纤传感器中探测器所接收的光信号是由另一端的光源发出，当传感光纤发生断裂后，光源发出的光将无法到达探测器，因此，环路型光纤传感器不但无法检测光纤断点，而且将无法正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在探测光纤断裂情况下，可以检测到断点位置的环路型光纤传感器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种环路型光纤传感器，包括信号处理模块和探测光纤模块，还包括光纤寻障模块、第一光开关模块、第二光开关模块和第三光开关模块，所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块分别设有两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，所述的第二光开关模块设置有一个光信号输入端口和两个光信号输出端口，所述的信号处理模块的第一输出端口与所述的第一光开关模块的一个光信号输入端口连接，所述的信号处理模块的第二输出端口与所述的第三光开关模块的一个光信号输入端口连接，所述的光纤寻障模块与所述的第二光开关模块的光信号输入端口连接，所述的第二光开关模块的两个光信号输出端口分别与所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块上的空置的光信号输入端口连接，所述的第一光开关模块的光信号输出端口与所述的探测光纤模块的输入端连接，所述的第三光开关模块的光信号输出端口与所述的探测光纤模块的输出端连接。

所述的探测光纤模块包括第四光开关模块、第五光开关模块、第一探测光纤和第二探测光纤，所述的第四光开关模块和所述的第五光开关模块分别设置有一个光信号输入端口和两个光信号输出端口，所述的第四光开关模块的光信号输入端口与所述的第一光开关模块的光信号输出端口连接，所述的第四光开关模块的两个光信号输出端口分别与所述的第一探测光纤和所述的第二探测光纤的输入端连接，所述的第一探测光纤和所述的第二探测光纤的输出端分别与所述的第五光开关模块的两个光信号输出端口连接，所述的第五光开关模块的光信号输入端口与所述的第三光开关模块的光信号输出端口连接。

所述探测光纤模块也可以为一根光纤。

所述的信号处理模块是布里渊光时域分析器或分布式光纤振动传感器。

所述的光纤寻障模块可以是普通的光纤寻障仪或专业的光时域反射仪(OTDR)。

与现有技术相比，本发明的优点在于融合了光纤寻障功能，当探测光纤断裂时，环路型光纤传感器不仅可以检测到光纤的故障，而且可以检测光纤断点的具体位置。通过在信号处理模块输出端增加了三个光开关模块，将光纤寻障模块接入光纤传感器中，使改进后的环路型光纤传感器具备传感光纤故障检测功能，当传感光纤断裂时可准确判断故障点位置，完善了环路型光纤传感器的测量内容，拓展了应用领域；通过三个光开关模块的切换，可将光纤寻障模块光探测信号分别注入不同部分传感光纤，故障分别检测完毕后将故障检测结果合并为整条探测光纤故障检测结果，有效的保证了在远距离光纤故障检测时的精度；通过使用光开关模块，环路型光纤传感器模块与光纤寻障模块相对独立，系统在切换到不同功能时，另一功能不会对其产生影响，减少了两模块中光源开关次数，延长了光纤传感器的使用寿命。

实现环路型光纤传感功能时，利用两个光开关模块将信号处理模块的两个输出与探测光纤接通，构成回路；利用另外一个光开关将光纤寻障模块的输入与探测光纤断开，系统仅实现光纤传感器的功能；