[发明专利]一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置的工作方法

权利要求书

1.一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置，其特征在于：包括控制模块(6)、光源模块一(8)和光探测器模块(7)，所述的光源模块一(8)和光探测器模块(7)与1×2光耦合器一(9)的2口端连接，1×2光耦合器一(9)的1口端与传感光纤(11)连接，控制模块(6)分别与光源模块一(8)和光探测器模块(7)连接；所述的传感光纤(11)是W型光纤，其从中心到边沿径向分布的、依次包括纤芯(1)、包层一(2)、包层二(3)和包层三(4)，所述的纤芯(1)的折射率大于包层一(2)的折射率，包层二(3)的折射率大于包层一(1)和包层三(4)的折射率，在包层三(4)外侧是保护层(5)；所述的1×2光耦合器一(9)包含有两个互相不干扰的光信号传输通道，其中一个通道是导引所述的光源模块一(8)发出的光信号进入传感光纤(11)的包层二(3)内的通道一，另一个是导引传感光纤(11)的纤芯(1)内的反射光信号进入光探测器模块(7)的通道二。

2.根据权利要求1所述的一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置，其特征在于：在所述的光探测器模块(7)和1×2光耦合器一(9)之间还安置有1×2光耦合器二(12)，1×2光耦合器二(12)的2口的一端与光探测器模块(7)连接，1×2光耦合器二(12)的2口的另一端与光源模块二(10)连接，1×2光耦合器二(12)的1口端与1×2光耦合器一(9)的通道二的一端连接；控制模块(6)与光源模块二(10)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置，其特征在于：所述的传感光纤的纤芯(1)和包层二(3)是掺杂有锗、硼元素的石英玻璃。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置，其特征在于，所述的传感光纤的包层一(1)是掺杂有氟元素的石英玻璃。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置，其特征在于，所述的传感光纤的包层三(4)是高纯的石英玻璃。

6.一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、控制模块(6)控制光源模块一(8)发出的光脉冲信号经过与1×2光耦合器一(9)的通道一进入传感光纤(11)的包层二(3)；同时控制模块(6)控制光探测器模块(7)探测传感光纤(11)的纤芯(1)内返回的光信号；

步骤2、当传感光纤(11)上的一处发生变化，如产生微弯、弯曲或变形时，传感光纤(11)的包层二(3)内传输的部分光信号耦合进入纤芯(1)内，并产生后向的瑞利散射光信号，该后向的瑞利散射光信号通过1×2光耦合器一(9)的通道二进入光探测器模块(7)，光探测器模块(7)将获取的光信号转化为电信号传递给控制模块(6)；

步骤3、控制模块(6)根据光探测器模块(7)传递的电信号的大小和与光源模块一(8)发出的光脉冲信号的时间间隔，计算出传感光纤(11)变化的大小和出光纤变化的位置，从而实现了分布式的监测。

7.一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、控制模块(6)控制光源模块一(8)和光源模块二(10)同时发出的各自的光脉冲信号分别经过与1×2光耦合器一(9)的通道一和通道二、并分别进入传感光纤(11)的包层二(3)和纤芯(1)；同时控制模块(6)控制光探测器模块(7)探测传感光纤(11)的纤芯(1)内返回的光信号；

步骤2、在传感光纤(11)上未出现变化时，光探测器模块(7)获取的是光源模块二(10)发出的光信号在传感光纤(11)纤芯(1)产生的后向瑞利散射光信号，光探测器模块(7)将获取的光信号转化为电信号传递给控制模块(6)；

步骤3、控制模块(6)根据光探测器模块(7)传递的电信号判断传感光纤(11)是否出现断裂的异常；

步骤4、当传感光纤(11)上的一处发生变化，如产生微弯、弯曲或变形时，传感光纤(11)的包层二(3)内传输的部分光信号耦合进入纤芯(1)内，并产生后向的瑞利散射光信号，该后向的瑞利散射光信号汇同光源模块二(10)发出的光信号在传感光纤(11)的纤芯1内产生的后向瑞利散射光信号通过1×2光耦合器一(9)的通道二和1×2光耦合器二(12)进入光探测器模块(7)，光探测器模块(7)将获取的光信号转化为电信号传递给控制模块(6)；

步骤5、控制模块(6)根据光探测器模块(7)传递的电信号的大小和与光源模块一(8)发出的光脉冲信号的时间间隔，计算出传感光纤(11)变化的大小和出光纤变化的位置，从而实现了分布式的监测。