[实用新型]一种基于微光机电技术的海底智能光纤一体化监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域和微光机电技术领域，具体涉及一种基于微光机电技术的海底智能光纤一体化监测系统。

背景技术

海底地震是地下岩石突然断裂而发生的急剧运动，海底地震及其引发的海啸是人类一直以来面临的两个巨大威胁，对人们生命健康以及生活环境都会带来灾难性的毁灭。我国大陆板块东部临海，研发预测海底地震及海啸的监测技术意义重大。现有技术采用地震检波器预测海底地震以及采用水位传感器预测海啸，但普遍存在监测范围小、测量精度低、抗干扰能力差、耐腐蚀性差等缺陷。

目前，应用较为广泛的地震检波器有几种，主要包括动圈式检波器、压电式检波器及数字式检波器等等。中国专利文献(公告号：CN201514488U)公开了一种动圈式检波器，其具有线圈组件、外壳组件、顶盖组件、极靴、磁钢和引线簧，还设有一个片状卡簧、一个片状弹簧和一个上弹簧片。这种检波器虽然具有一定的灵敏度，但却存在动态检测范围小、抗干扰能力差的缺点。现有应用较为广泛的水位传感器也有几种，主要包括浮子式水位传感器、压阻式压力水位传感器、电容式水位传感器等等。中国专利文献(公布号：CN102889914A)公开了一种采用基准水位的浮子式水位计，包括浮子感测传感器、轴角编码器和数据处理通信系统，这种浮子式水位计不抗电磁干扰，测量精度较低，误差偏大，而且由于采用浮子的结构，浮子在水中浮动导致它的机械结构会受到很大的磨损，可靠性会降低。就海底物理参数监测而言，现有的这些电类传感器存在着很多的局限性，例如安全性不高、传输距离有限、使用寿命短、不易组网以及不能适用于强电磁干扰、强腐蚀等恶劣环境下。所以，这些传感器越来越不能满足实际应用的需要。

随着光纤通信与光纤传感技术的飞速发展，光纤传感器得到了广泛的应用。由于光纤传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，使得其在海洋监测方面可以发挥巨大作用。微光机电系统(MOEMS)是近几年在微机电系统(MEMS)中发展起来的一支极具活力的新技术系统，它是由微光学、微电子和微机械相结合而产生的一种新型的微光学结构系统(如图1)。微光机电系统是一种可控的微光学系统，该系统中的微光学元件在微电子和微机械装置的作用下能够对光束进行汇聚、衍射和反射等控制，从而可最终实现光开关、衰减、扫描和成像等功能。该系统把微光学元件、微电子和微机械装置有机地集成在一起，能够充分发挥三者的综合性能。本申请结合光纤传感技术以及微光机电一体化技术实现对海底地震及海啸的更为可靠、精确、经济、广泛的监测。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有对海底地震及海啸监测装置存在的监测范围小、测量精度低、抗干扰能力差、耐腐蚀性差等缺陷，提出了一种基于微光机电技术的海底智能光纤一体化监测系统。

本实用新型提供了一种基于微光机电技术的海底智能光纤一体化监测系统，包括用于发送光波的光源模块，与光源模块连接并用于分光的耦合模块，在现有技术的基础上，本实用新型还作出如下改进：所述监测系统还包括与耦合模块一输出端连接的传感光纤模块，与耦合模块另一输出端连接的参考光路模块，与耦合模块一输入端连接的光电探测模块，与光电探测模块通信的信号解调处理模块，

所述传感光纤模块与耦合模块形成传感臂，用于传输携带有海底振动及水位变化信息的光波，

所述参考光路模块与耦合模块形成参考臂，用于在耦合模块中与从传感光纤模块反射的携带有海底振动及水位变化信息的光波发生干涉，

所述光电探测模块用于将耦合模块传输来的干涉光信号转换为电信号，

所述信号解调处理模块用于对光电探测模块传输的电信号进行解调处理，对海底发生地震或海啸进行预警。

进一步地，所述传感光纤模块与参考光路模块采用纤芯直径为8-10μm，包层直径为125μm的单模光纤。

进一步地，所述耦合模块采用2×2耦合器，分光比为1∶1。

进一步地，所述信号解调处理模块采用计算机软件解调方式对光电探测模块传输的电信号进行解调处理。

优选的，所述计算机软件为Labview。