[发明专利]时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统

权利要求书

1. 一种时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统，其特征在于：包括脉冲调制光源、用于采集地震波信息的光纤光栅传感器阵列、采用波导式非平衡M-Z解调系统对地震波信息进行实时解调的解调系统、对解调系统的解调信号进行接收并进行处理得到地震波分量信息的光电探测器、对地震源进行定位的OTDR系统、光纤环形器，所述光纤环形器的1端口连接脉冲调制光源，2端口连接光纤光栅的传感器阵列，3端口连接解调系统，所述解调系统连、光电探测器、OTDR系统、脉冲调制光源顺序连接。

2.根据权利要求1所述的时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统，其特征在于：脉冲调制光源采用超辐射宽普脉冲光源，包括分布式传感头部分，脉冲在整个系统中来回一次的时间约为0.1ms，连续发射的脉冲在系统中不发生重叠，将脉冲光源的脉冲周期设置为0.1ms，系统工作时，只有一个脉冲波在系统中传播，保证信号间无干扰，系统中所用光纤光栅传感器阵列的光纤光栅光谱范围为1525nm~1565nm，脉冲调制光源的中心波长为1550nm，谱宽大于20nm，脉冲峰值功率大于10mw。

3. 根据权利要求1所述的时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统，其特征在于：所述传感器阵列采用光纤光栅传感器整列，所述传感器整列中光纤光栅的中心波长为1525 nm~1565 nm，系统中所用光纤光栅的谱宽小于0.8nm，峰值反射率大于80%。

4.根据权利要求1所述的时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统，其特征在于：所述解调系统采用波导式非平衡M-Z解调系统，系统的脉冲周期为0.1ms，脉冲周期等间隔分割为50个时隙，每个时隙为0.002ms，每个时隙对应一个布拉格反射谱峰，解调系统的解调速率大于0.5MHZ，光纤光栅传感器阵列反射回来的信号经过解调系统，使得每个独立的布拉格谱的中心波长与解调系统的相位差线性相关，表现为解调后输出的信号强度的强弱。

5.根据权利要求4所述一种时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统，其特征在于：光纤光栅传感器阵列反射回的光信号经过波导式非平衡M-Z解调系统后将波长解调为光强的强度信息，光电探测系统将解调出的光强度信息转变为电信号，当受到光纤光栅传感阵列收到地震动应力的影响，对应收到应力影响的光栅的反射谱便会发生漂移，表现为光纤光栅传感器反射谱中心波长的变化，经过解调系统，得到在应力下传感阵列的反射谱，通过解调系统和光电探测系统即可以得到每个光纤光栅传感器阵列的传感头在地震动应力作用下对应的波长漂移量，并将解调后检测到的信号作为探测信号，经光电转换后转化为电信号。

6.根据权利要5所述的一种时分复用阵列式光纤光栅地震波实时监测系统，其特征在于：所述光电探测器系统将检测到的光强信号经光电转换后变为电信号，信号处理系统进行处理，根据光电探测器检测到的波长漂移量信息，经过信号处理得到地震波信号的应力信息，应力信息包括地震波的振动幅度和振动频率等信息，脉冲调制光源的每次脉冲实现对地震波信息的一次采样，所述系统的解调系统对采样信息解调一次，得到地震波信息分量，经信号处理得到恢复的地震波信息，反射谱经解调后的强度信息叠加在了OTDR系统所采集到的信号中，通过解调后反射谱的强度变化的位置点，OTDR得到地震动产生应力导致轻度变化的位置信息，从而实现对地震波的定位。