[发明专利]一种光纤传感生命探测设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测设备，具体涉及一种光纤传感生命探测设备。

背景技术

近几年矿难事故频频发生，每次遇难矿工少则几人多则几十人，有的甚至超过百人以上。灾难过后，搜索幸存者的过程是一个与时间的赛跑，最佳的黄金救援时间仅仅72小时，如何尽早探测矿难事故中幸存者并将其定位已经成为最优先解决的问题。国内外历次矿难事故生命救援的事实表明，矿难后对地下巷道的幸存者及时发现时首要任务，先进的救援和搜救设备可以极大的挽救许多被困者的生命。基于声波与振动探测原理的生命探测系统的研制在我国灾害生命搜索救助领域中占有重要位置。传统的声波振动生命探测仪原理是基于在国内外石油物探行业广泛使用的“活动线圈速度型检波器”，可记录的最大动态范围小，接收信号的畸变大，响应频带窄，需几个至几十个组合以降低噪音干扰，能够判别地表和地下一定深度生命存在，但是容易受周围宽频噪声的影响，随着探测目的层深度的加大，地下发出的振动信号高频信号衰减快，主要表现为低频特征，而传统“活动线圈速度型检波器”对却低频信号(特别是<6Hz的信号)接收能力差。同时，其高频响应随着频率的提高衰减加快，不利于高分辨率探测，因此检波器技术成为高精度和深部生命探测技术的一瓶颈环节。所以研制一种基于光纤传感的生命探测系统，能够可靠地搜索矿难地下的被困者，为救援工作赢得时间，避免救援工作的盲目性，具有重要的意义。

我国从2000年起开始进入了救援设备的自主研发阶段，此前也有部分国家生命探测装备问世。但目前内市场所推广的生命探测设备大部分是引进国外产品和技术开发的，而国内未能形成矿难救援生命探测仪开发与研究体系的标准。就目前国内市场上已经应用和逐步推广的生命探测仪有以下几种类型：红外生命探测仪、雷达生命探测仪、音频生命探测仪、光学生命探测仪等等。这些产品都有各自的优点，但也存在一些实际应用上的缺陷，如探测距离近、探测面积小、探测速度慢等。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种光纤传感生命探测设备，基于声波和振动原理、采用光纤传感技术，具有体积小、重量轻、测量精度灵敏度高、本质上抗电磁干扰、寿命长、稳定性和可靠性高等优点，能够广泛应用于矿难生命救援、地震生命搜救、石油物探等领域。该仪器设备的研发，能够在矿难事故发生后快速可靠地搜救地下深部巷道被困人员，为救援工作赢得时间，避免救援工作的盲目性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种光纤传感生命探测设备，包括地面设有的若干光纤检波器、地面光纤光栅解调设备，所述光纤检波器包括外壳、设置在外壳上端的光纤固定盖以及设置在外壳下端的下底盖，所述光纤固定盖上套接有上护筒，所述上护筒上设有上护盖，所述光纤固定盖下端设有一光纤护架，所述外壳内设有质量块，所述质量块内通过粘结剂固定有光纤，所述光纤上端依次穿过所述光纤护架、光纤固定盖、上护盖。还包括光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪包括电源模块、光源模块、解调模块、控制模块、接口模块及显示模块，所述光源模块包括ASE激光器、隔离器和环形器，ASE激光器、隔离器和环形器顺次进行光路连接，ASE激光器发出的光信号经过隔离器和环形器输出给探测光栅，所述解调模块包括体相位光栅、电荷耦合元件(CCD)和信号处理模块，所述体相位光栅的输入端和环形器进行光路连接，接受探测光栅通过环形器传递光信号，所述电荷耦合元件的输入端与体相位的输出端连接将光信号转换为电信号，输入信号处理模块进行计算，最终解调出波长、光功率等相关数据，所述控制模块通过串口与解调模块的信号处理模块连接，通过接口模块与上位机连接，并通过显示模块显示解调所得的数据并进行存储。

作为优选，所述光纤光栅一端通过粘结剂与所述质量块相连。

作为优选，所述光纤光栅的有效长度为25mm，质量块的质量为30克。

作为优选，所述光纤检波器至少超过8个。

作为优选，所述光纤光栅解调仪的指标为采样频率5kHz；精度达到1pm；波长分辨率1pm，满足生命探测仪的需要。

本发明具有以下有益效果：

本发明基于声波和振动原理、采用光纤传感技术，具有体积小、重量轻、测量精度灵敏度高、本质上抗电磁干扰、寿命长、稳定性和可靠性高等优点，能够广泛应用于矿难生命救援、地震生命搜救、石油物探等领域。该仪器设备的研发，能够在矿难事故发生后快速可靠地搜救地下深部巷道被困人员，为救援工作赢得时间，避免救援工作的盲目性。

附图说明

图1为本发明中光纤检波器的结构示意图。

图2为本发明中微震源空间定位原理图。