[发明专利]基于编码脉冲的光纤振动定位装置及方法

权利要求书

1.一种基于脉冲编码的光纤振动定位装置，其特征在于，包括激光器（1）、光调制器（2）、第一耦合器（3）、参考光纤（4）、传感光纤（5）、第二耦合器（6）、压电陶瓷（7）、光电探测器（8）、模数转换器（9）、信号同步模块（10）、编码模块（11）、时钟模块（12）、第一电压转换电路（13）、编码信号输出模块（14）、第二电压转换电路（15）、光调制器驱动（16）、数模转换器（17）和上位机（18）；

所述激光器（1）输出的激光经光调制器（2）后，输出到第一耦合器（3）的输入端，所述第一耦合器（3）的第一和第二输出端分别与参考光纤（4）、传感光纤（5）的一端相连，所述参考光纤（4）、传感光纤（5）的另一端分别与第二耦合器（6）的第一和第二输入端相连，所述传感光纤（5）的部分光纤缠绕在所述压电陶瓷（7）上；所述第二耦合器（6）的输出端输出的信号由所述光电探测器（8）探测；

所述光电探测器（8）的信号输出端与模数转换器（9）的输入端连接，模数转换器（9）的输出端与所述信号同步模块（10）的输入端连接，所述信号同步模块（10）的输出端分别与所述编码模块（11）和数模转换器（17）连接，所述编码模块（11）的第一输出端通过编码信号输出模块（14）、第二电压转换电路（15）、光调制器驱动（16）与所述光调制器（2）的控制端连接，所述编码模块（11）的第二输出端通过所述第一电压转换电路（13）与所述压电陶瓷（7）的输入端连接；所述时钟模块（12）输出端分别与模数转换器（9）、信号同步模块（10）和编码模块（11）的时钟输入端连接；

所述编码模块（11）用于从第一输出端输出调制信号至所述光调制器（2），使所述激光器（1）产生的光经光调制器（2）后，形成由N个周期为T的短脉冲构成的编码脉冲，所述编码脉冲的脉宽大于等于激光在所述传感光纤（5）内的传输时间；所述信号同步模块（10）用于在所述光电探测器（8）接收到首个短脉冲信号时，激发所述编码模块（11）从第二输出端输出触发信号至所述压电陶瓷（7）激发其发生形变，模拟传感光纤（5）收到的振动；所述上位机（18）用于解调所述光电探测器探测得到的脉冲信号，还用于统计在一个编码脉冲内，脉冲信号幅度发生明显变化前的所有的短脉冲个数n，根据短脉冲个数n计算振动点到传感光纤（5）末端的距离L，对振动点进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲编码的光纤振动定位装置，其特征在于，所述振动点到传感光纤（5）末端的距离L的计算公式为：L=n*T*v；所述T为构成编码脉冲的短脉冲的周期，所述v为编码脉冲在光纤介质中传播速度。

3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲编码的光纤振动定位装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过编码模块（11）发出调制信号至所述光调制器（2），使所述激光器（1）产生的光经光调制器（2）后，形成由N个周期为T的短脉冲构成的编码脉冲，所述编码脉冲的脉宽大于等于激光在传感光纤（5）中的传输时间；同时通过光电探测器（8）探测所述第二耦合器（6）的输出信号，并通过模数转换器（9）进行模数转换后发送到信号同步模块（10）；

S2、当信号同步模块（10）接收到第一个短脉冲信号时，激发所述编码模块（11）发出触发信号，激发所述压电陶瓷（7）发生形变，模拟传感光纤（5）收到的振动；

S3、通过数模转换器（17）将信号同步模块（10）接收到的信号进行数模转换后，发送到所述上位机（18），通过上位机（18）对信号进行解调后呈现，并记录信号中幅度明显变化的位置；

S4、统计在一个编码脉冲内，脉冲信号（20）幅度发生明显变化前，所有的短脉冲个数n，根据短脉冲个数n计算振动点到传感光纤（5）末端的距离L，对振动点进行定位。

4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲编码的光纤振动定位装置的定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，振动点到传感光纤（5）末端的距离L的计算公式为：

L=n*T*v；

所述T为构成编码脉冲的短脉冲的周期，所述v为编码脉冲在光纤介质中传播速度。