[发明专利]一种井下矿难生命迹象检测与定位系统

权利要求书

1.一种井下矿难生命迹象检测与定位系统，其特征在于，包括传输光纤，位于地面的激光发射器L、分光器P、环形器C、相位检测器D、数据采集卡Q、信号处理主机N，以及设置在矿井通道中的光纤声波检测探头A；

其中，激光发射器L的信号输出端通过传输光纤B0与分光器P的信号输入端连接；

所述分光器P包括n路信号输出端，其中n对应光纤声波检测探头A的数目；

分光器P的每路信号输出端分别通过一路传输光纤B1与一个环形器C的端口1连接，所述环形器C的端口2通过一路传输光纤B2连接一个光纤声波检测探头A，同时所述环形器C的端口3通过一路传输光纤B3与一个相位检测器D的信号输入端连接，所述相位检测器D的信号输出端与数据采集卡Q的信号输入端连接，数据采集卡Q的信号输出端连接信号处理主机N；

光纤声波检测探头A包括一段传输光纤B4、玻璃套管E和石墨烯薄膜G，传输光纤B4的一端固定于玻璃套管E中，一端采用熔接的方式与传输光纤B2连接，石墨烯薄膜G固定在玻璃套管E的一个端面上，并与位于玻璃套管E中的传输光纤B4的端面构成法珀腔中；

每个相位检测器D用于检测光纤声波检测探头A的石墨烯薄膜G反射回来的反射光的相位变化频率；数据采集卡Q对相位检测器D的输出信号进行数据采集，并将采集数据输入到信号处理主机N进行生命迹象检测与定位的处理：若相位检测器D检测到相位变化，则表示存在生命迹象，并基于本地保存的对应相位检测器D的光纤声波检测探头A的部署位置得到所述生命迹象的位置信息。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理主机N还包括语音合成处理单元及语音播放单元，所述语音合成处理单元基于数据采集卡Q输入的采集数据，合成语音信号并通过语音播放单元进行播放。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集卡Q内置于信号处理主机N中，数据采集卡Q的信号输入端与相位检测器D的信号输出端连接，数据采集卡Q的信号输出端连接信号处理主机N处理单元，由所述处理单元基于采集数据进行生命迹象检测与定位的处理。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，光纤声波检测探头A的石墨烯薄膜G的制作过程为：

(1)用氧化石墨烯粉末与去离子水配置浓度为0.5mg/ml的氧化石墨烯溶液，对氧化石墨烯溶液采用超声清洗的方式，去除氧化石墨烯溶液中的氧离子；

(2)取清洗后的氧化石墨烯溶液置于矩形的铜箔片上，得到滴有氧化石墨烯溶液的铜箔片1，其中铜箔片1的单位覆盖密度为0.25ml/cm²。

再将铜箔片1放置在加热台上进行烘干处理，直到氧化石墨烯溶液被烘干，得到带有烘干氧化石墨烯的铜箔片2；其中加热台烘干温度为40～50℃，烘干时间为3-4个小时。

(3)将铜箔片2剪成5mm*5mm的正方形薄片，并置于浓度为0.2g/ml的FeCl₃溶液中对进行腐蚀，得到氧化石墨烯薄膜。

(4)将氧化石墨烯薄膜置于去离子水中进行清洗，得到光纤声波检测探头A的石墨烯薄膜G。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，制作光纤声波检测探头A的过程如下：

(1)将玻璃套管E放入超声波清洗器中进行清洗，并对清洗后的玻璃套管E进行加热烘干，得到干燥的玻璃套管E；其中加热温度为100℃，加热时间为3-5min；

(2)基于权利要求3所述制作过程得到的石墨烯薄膜G膜覆盖在玻璃套管E的一端；

(3)再将一段剥去涂覆层的传输光纤B4伸入干燥的玻璃套管E中，最后进行封装处理得到光纤声波检测探头A。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤声波检测探头A等间隔设置在矿井通道中，间隔距离为20米。