[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感装置及其工作方法，特别是涉及一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置的工作方法。

背景技术

长距离的输油、输水或输气管线由于工作效率高、安全、低成本的优点而被广泛使用，但对于长距离管线的监测目前没有合适的手段，基于普通光纤的布里渊散射传感装置具有分布式监测温度和应变的优点，但其高昂的成本限制了其推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于W型光纤的低成本分布式传感装置的工作方法。该基于W型光纤的低成本分布式传感装置使用方便、成本低，具有较好的应用前景，且其工作方法容易实现，便于推广使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：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、光源模块一和光探测器模块，所述的光源模块一和光探测器模块与1×2光耦合器一的2口端连接，1×2光耦合器一的1口端与传感光纤连接，控制模块分别与光源模块一和光探测器模块连接；所述的传感光纤是W型光纤，其从中心到边沿径向分布的、依次包括纤芯、包层一、包层二和包层三，所述的纤芯的折射率大于包层一的折射率，包层二的折射率大于包层一和包层三的折射率，在包层三外侧是保护层；所述的1×2光耦合器一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发出的光信号进入传感光纤的包层二3内的通道一，另一个是导引传感光纤的纤芯内的反射光信号进入光探测器模块的通道二。

上述的一种基于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和1×2光耦合器一之间还安置有1×2光耦合器二，1×2光耦合器二的2口的一端与光探测器模块连接，1×2光耦合器二的2口的另一端与光源模块二连接，1×2光耦合器二的1口端与1×2光耦合器一的通道二的一端连接；控制模块与光源模块二连接。

上述的一种基于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和包层二是掺杂有锗、硼元素的石英玻璃。

上述的一种基于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是掺杂有氟元素的石英玻璃。

上述的一种基于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是高纯的石英玻璃。

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、控制模块控制光源模块一发出的光脉冲信号经过与1×2光耦合器一的通道一进入传感光纤的包层二；同时控制模块控制光探测器模块探测传感光纤的纤芯内返回的光信号；

步骤2、当传感光纤上的一处发生变化，如产生微弯、弯曲或变形时，传感光纤的包层二内传输的部分光信号耦合进入纤芯内，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光耦合器一的通道二进入光探测器模块，光探测器模块将获取的光信号转化为电信号传递给控制模块；

步骤3、控制模块根据光探测器模块传递的电信号的大小和与光源模块一发出的光脉冲信号的时间间隔，计算出传感光纤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。

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、控制模块控制光源模块一和光源模块二同时发出的各自的光脉冲信号分别经过与1×2光耦合器一的通道一和通道二、并分别进入传感光纤的包层二和纤芯；同时控制模块控制光探测器模块探测传感光纤的纤芯内返回的光信号；

步骤2、在传感光纤上未出现变化时，光探测器模块获取的是光源模块二发出的光信号在传感光纤纤芯产生的后向瑞利散射光信号，光探测器模块将获取的光信号转化为电信号传递给控制模块；

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

步骤4、当传感光纤上的一处发生变化，如产生微弯、弯曲或变形时，传感光纤的包层二内传输的部分光信号耦合进入纤芯内，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发出的光信号在传感光纤的纤芯1内产生的后向瑞利散射光信号通过1×2光耦合器一的通道二和1×2光耦合器二进入光探测器模块，光探测器模块将获取的光信号转化为电信号传递给控制模块；

步骤5、控制模块根据光探测器模块传递的电信号的大小和与光源模块一发出的光脉冲信号的时间间隔，计算出传感光纤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。

本发明与现有技术相比具有以下优点：