[实用新型]一种分布式光纤振动传感系统解调装置

说明书

本实用新型公开了一种分布式光纤振动传感系统解调装置，包括：光源模块，光源模块与耦合器连接后分为两路，其中一路依次串联声光调制器和第一光纤放大器后经过第一光纤与环形器连接；另一路依次串联电光调制器和第二光纤放大器后经过第二光纤与环形器连接；所述环形器连接传感光纤；所述环形器的输出依次串联连接光电转换模块、高通滤波器、数据采集模块和上位机。当出现干扰信号后，检测器可以快速获得扰动信号的位置以及扰动信号强度等信息，解决了Φ‑OTDR系统解调算法复杂且激光器频率漂移的问题，保证了系统的定位误差在±1m以内。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种分布式光纤振动传感系统解调装置。

背景技术

分布式光纤振动传感系统可以实现长距离、分布式扰动传感与信号传输，通过检测光纤各部分后向散射干涉光的光强变化，实现对外部侵扰活动的检测，结合光时域反射技术可实现振动信号的准确定位。分布式光纤振动传感系统利用光纤本身作为传感器和信号传输的载体，具有测量精度高、响应速度快、本征安全等优点，可以在易燃、易爆、高温、高湿、高腐蚀以及强电磁场干扰等恶劣的环境中长期稳定运行，在周界安防、石油管道安全监测、轨道交通、建筑结构健康等领域具有广泛的应用。

随着应用领域的不断拓展，分布式光纤振动传感系统从原理上可以分为相位敏感光时域反射技术(Ф-OTDR)、偏振光时域反射技术(P-OTDR)、相干光时域反射技术(C-OTDR)等。其中，Ф-OTDR凭借灵敏度高、测量距离长的优势，应用越来越广泛。Ф-OTDR通常使用传感光纤的瑞利散射光和光源的本振光得到干涉光场，再通过对干涉光场的相位解调得到振动信号。解调精度容易受到光源的偏振态变化和频率稳定性的影响。解调过程包括混频、滤波以及差值等运算，复杂度高，响应速度慢。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种分布式光纤振动传感系统解调装置，消除了光源的偏振态变化和频率稳定性的影响，提高解调精度；简化了解调结构，可以快速得到振动的幅频信息，减小了解调响应时间。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种分布式光纤振动传感系统解调装置，包括：光源模块，光源模块与耦合器连接后分为两路，其中一路依次串联声光调制器和第一光纤放大器后经过第一光纤与环形器连接；另一路依次串联电光调制器和第二光纤放大器后经过第二光纤与环形器连接；所述环形器连接传感光纤；所述环形器的输出依次串联连接光电转换模块、高通滤波器、数据采集模块和上位机。

进一步地，所述第一光纤和第二光纤的长度不同，所述第一光纤和第二光纤的长度差由调制信号脉宽和光在光纤中的传输速度决定，最终使两路光路的传输时间相差设定的脉冲周期。

进一步地，所述第一光纤和第二光纤的长度相同，采用双脉冲信号发生器驱动声光调制器和电光调制器对光脉冲分别进行调制，调制间隔相差设定的调制脉宽。

进一步地，所述耦合器选用分光比为50:50的耦合器。

进一步地，所述光源模块包括：相互连接的激光光源和窄线宽连续激光驱动器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)利用传感光纤中的两路后向瑞利散射光叠加形成的干涉光场，解调得到振动信号，消除了光源的偏振态变化和频率稳定性的影响，提高了解调精度。

(2)通过设定确定的光程差，干涉光强的相位差直接反映振动信号的幅频信息，避免了混频、滤波以及差值运算等过程，简化了解调方法，减小了响应时间。

(3)可以根据确定的光程差，调节脉冲宽度，保证两路脉冲光相差一个脉冲宽度进入传感光纤，灵活度高，易实现。