[发明专利]基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置与方法

权利要求书

1.一种基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，包括第一光源、第二光源、第一光开关、第二光开关、第一耦合器、延时光纤、连接光纤、第二耦合器、第一波分复用器、光环形器、光纤传感阵列、传输光纤、第二波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、多通道高速数据采集卡、数字信号处理卡和工业控制计算机；

第一光源经第一光开关连接第一耦合器的第一端口，第一耦合器的第二端口经延时光纤连接第二耦合器的第一端口，第一耦合器的第三端口经连接光纤连接第二耦合器的第二端口，第二耦合器的第三端口连接到第一波分复用器的第一端口；第二光源经第二光开关连接第一波分复用器的第二端口，第一波分复用器的第三端口连接光环形器的第一端口，光环形器的第二端口连接光纤传感阵列，光环形器的第三端口与第二波分复用器的第三端口连接，第二波分复用器的第一端口与第一光电探测器的输入口连接，第二波分复用器的第二端口与第二光电探测器的输入口连接，第一光电探测器的输出口与多通道高速数据采集卡的第一端口连接，第二光电探测器的输出口与多通道高速数据采集卡的第二端口连接，多通道高速数据采集卡的第三端口连接到数字信号处理卡的第一端口，数字信号处理卡的第二端口分别连接到工业控制计算机的输入口和第一、二光开关的输入口；

所述光纤传感阵列包括分布式光纤振动传感阵列和光纤光栅应变传感阵列。

2.根据权利要求1所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，所述分布式光纤振动传感阵列获取管道的振动信息，所述光纤光栅应变传感阵列获取管道的压力信息，其中，分布式光纤振动传感阵列和光纤光栅应变传感阵列使用同一条光纤传输，利用波分复用与时分复用机制工作。

3.根据权利要求1所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，所述第一光源为窄带相干光源，其波长与光纤光栅应变传感阵列的反射谱不重叠；第二光源为波长可调谐窄带光源，其调谐范围覆盖光纤光栅应变传感阵列的全部反射光谱。

4.根据权利要求1所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，所述第一光开关和所述第二光开关是电光调制器，或声光调制器，或半导体光放大器，或磁光开关，或电吸收调制器。

5.根据权利要求1所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，所述延时光纤的长度是连接光纤的长度与分布式光纤振动传感阵列相邻弱反射单元间隔的2倍之和。

6.根据权利要求2所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，分布式光纤振动传感阵列为低反射率的全同波长布拉格光纤光栅阵列，或低反射率的反射镜阵列。

7.根据权利要求1或2所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，所述分布式光纤振动传感阵列包括多个弱反射单元，其中每个弱反射单元间距相等，用于相邻单元间反射光发生干涉，通过解调相位变化监测管道振动信号。

8.根据权利要求1或2所述的基于波分与时分联合复用的分布式管道监测装置，其特征在于，所述光纤光栅应变传感阵列，通过检测波长来监测应力，并通过激光器的波长扫描结合时分复用解调光栅波长变化，计算出应变变化，从而得到管道压力信息。