[实用新型]基于PCIE采集卡的高精度分布式光纤振动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体地说是一种基于PCIE采集卡的高精度分布式光纤振动装置。

背景技术

分布式光纤传感系统以整条光纤为传感元件，利用光纤中的散射现象，可实现对传感光纤上待测物理量的连续分布式测量。当光纤受到应力作用时，光纤的长度（应变效应）、纤芯的直径（泊松效应）、纤芯折射率（光弹效应）都会变化，这些变化都会导致光纤中光波相位的变化。分布式光纤传感系统以整条光纤为传感元件，利用光纤中的散射现象，可实现对传感光纤上待测物理量的连续分布式测量。

分布式光纤振动传感系统采用φ-OTDR技术，注入到光纤中的光是高度相干的，是系统输出脉冲宽度区域内探测光在光纤中产生的后向瑞利散射光的干涉结果。通过发射脉冲光与接收后向瑞利散射光的时间延迟，φ-OTDR可以定位光纤某处的扰动。当光纤某个部位受到扰动时，由于弹光效应，该处的折射率将发生变化，从而导致该处光波的相位改变，由于干涉作用，光相位的变化将导致后向瑞利散射光光强发生变化，将相邻两个时刻的后向瑞利散射曲线相减即可检测与定位外界对光纤的扰动。

采集光纤中的干涉信号的变化规律是判断外界干扰行为的依据，信息量持续时间的长短和传送的速度直接影响后台解析，因此要准确、精准地解析信号，从而进行模式识别，需要一款高速、实时信号采集装置，传统的光纤振动传感系统通常采用市面上通用的采集卡，这样导致光纤振动传感系统一般存在以下缺点：（1）空间分辨率和定位精度差；（2）采集卡只进行数据传输，没有数据处理能力，需要将采集的数据传输到PC端处理，数据传输压力大，处理时间长，导致报警响应时间慢。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提出一种可以实现传输距离50km、定位精度10m,响应时间1s的基于PCIE采集卡的高精度分布式光纤振动装置。

本实用新型可以通过以下措施达到：

一种基于PCIE采集卡的高精度分布式光纤振动装置，其特征在于设有超窄线宽激光器、声光调制器、光纤放大器、环形器、拉曼放大器、滤波器、光电探测器、PCIE高速数据采集卡、处理器，其中所述超窄线宽激光器与声光调制器连接，声光调制器将连续光调制成脉冲光，脉冲光经过光纤放大器与环形器的第一端口连接，环形器的第二端口与拉曼放大器连接，拉曼放大器输出的光信号进入传感光纤，环形器第三端口与滤波器连接，滤波器的输出端与光电探测器相连接，散射光经光电探测器转换成电信号后被送入PCIE高速数据采集卡，数据经PCIE接口传到处理器进行处理。

本实用新型所述超窄线宽激光器的中心波长为1550nm，线宽为2kHz。

本实用新型所述的PCIE高速数据采集卡设有ADC、FPGA、DDRIII、PCIE接口。

本实用新型所述PCIE高速数据采集卡实现的功能包括模数转换、数据横向累加、振动数据信号处理、报警数据传输等。

本实用新型的架构可以同时测量出频移和功率变化，其工作流程：该系统采用超窄线宽激光器作光源，超窄线宽激光器发出的连续光经过声光调制器调制成脉冲光，脉冲光经过光纤放大器、环形器进入拉曼放大器放大后，进入传感光纤，后向散射光返回经过环形器、滤波器经光电探测器转换成电信号进入PCIE高速数据采集卡，采集卡将数据进行累加、处理，最终将报警数据经PCIE接口传到处理器进行处理，处理器根据报警规则对报警数据做进一步的处理、显示报警信息。

与现有技术相比，本实用新型的优点：采用PCIE高速数据采集卡，该装置根据分布式光纤振动传感系统的特点进行针对性的数据横向累加，信号处理，无需将大数据量上传处理，减少处理负担，提高响应时间。因此，本实用新型在保证长距离、高空间分辨率的同时，还能实现高的定位精度和响应速度。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图标记：超窄线宽激光器1、声光调制器2、光纤放大器3、环形器4、拉曼放大器5、滤波器6、光电探测器7、PCIE高速数据采集卡8、处理器9、传感光纤10。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。