[发明专利]一种基于脉冲光的分布式光纤振动传感装置和方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于脉冲光的分布式光纤振动传感装置和方法，装置包括触发控制模块、脉冲光源模块、放大偏振模块、多端口信号输出模块、光纤模块、干涉信号产生模块、前向干涉信号采集模块和后向干涉信号采集模块；其中，触发控制模块可以控制脉冲光源模块发出脉冲光信号，脉冲光信号进入放大偏振模块后被分成前向脉冲信号和后向脉冲信号，分别进入干涉信号产生模块后，分别输出干涉后产生的前向干涉信号和后向干涉信号，并由触发控制模块控制前向干涉信号采集模块和后向干涉信号采集模块分别对前向干涉信号和后向干涉信号进行采集。本发明能够通过脉冲光实现对长距离光缆振动事件的监测。

技术领域

本发明涉及分布式光纤振动传感器技术领域，具体涉及一种基于脉冲光的分布式光纤振动传感装置和方法。

背景技术

长距离光缆保护、输电线路保护、油气管道监测、大型工程结构健康监测、地质灾害预防等都需要采集振动信号，传统的振动测量方法如高压电网技术、泄漏电缆技术，存在装置体积大、灵敏度低、需要实时电力供应、特别易受雷电等强磁环境干扰等问题，在实际运用中受到限制。分布式光纤振动传感器具有灵敏度高、检测距离远、抗电磁干扰能力强、安装后易维护等不可比拟的优点而成为了研究的热点。

基于马赫-曾德尔干涉原理而制成光纤振动传感器具有实现原理简单、器件成本低、并且可以高精度定位等优良特性，是具有代表性的一种分布式光纤振动传感器，已在各类基础设施如周界安防、油气管道、通信光缆、高压电缆等重要的军用或民用区域的安防监测中得到广泛研究与应用。

监测距离是分布式光纤振动传感器的关键指标，主要由系统内部的光源功率决定，输出光功率越大，测量距离越远，但是光源功率过大会引起各种光纤非线性效应如受激拉曼散射(SRS)、受激布里渊散射(SBS)、自相位调制(SPM)等现象而影响测量的准确性，通常光源输出功率不应大于光纤非线性效应阈值功率。

随着我国经济的发展，各类大型基础设施规模越建越大，如动则几百公里的燃气管道、石油管道、热力管道、高铁、地铁轨道的建设与运营，对传感监测的距离要求越来越高。现有的基于马赫-曾德尔干涉原理而制成光纤振动传感器都是基于连续光源，当采用连续光源时，非线性效应阈值功率非常低，如SBS阈值仅为几十mw，特别是当测量光纤越长，光纤非线性效应阈值更低，限制了光源功率的增强，从而限制了测量距离。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种基于脉冲光的分布式光纤振动传感装置和方法。

本发明实施例提供的一种基于脉冲光的分布式光纤振动传感装置和方法，装置包括触发控制模块、脉冲光源模块、放大偏振模块、多端口信号输出模块、光纤模块、干涉信号产生模块、前向干涉信号采集模块和后向干涉信号采集模块；

触发控制模块分别与脉冲光源模块、前向干涉信号采集模块和后向干涉信号采集模块连接；脉冲光源模块与放大偏振模块连接，放大偏振模块与干涉信号产生信号模块和多端口信号输出模块连接；多端口信号输出模块分别与前向干涉信号采集模块和光纤模块连接；光纤模块与干涉信号产生模块连接，干涉信号产生模块与后向干涉信号采集模块连接；

触发控制模块控制脉冲光源模块输出预设重复频率和脉冲宽度的脉冲光信号，脉冲光信号进入放大偏振模块，放大偏振模块对脉冲光信号进行放大和偏振控制，并将脉冲光信号分成前向脉冲信号与后向脉冲信号；

前向脉冲信号进入干涉信号产生模块，干涉信号产生模块对前向脉冲信号进行干涉后输出前向干涉信号，前向干涉信号经过所述光纤模块和所述的多端口信号输出模块进入前向干涉信号采集模块，前向干涉信号采集模块在触发控制模块的控制下采集到前向干涉信号；

后向脉冲信号经过多端口信号输出模块和光纤模块进入干涉信号产生模块，干涉信号产生模块对后向脉冲信号进行干涉后输出后向干涉信号，后向干涉信号进入后向干涉信号采集模块，后向干涉信号采集模块在触发控制模块的控制下采集到后向干涉信号。