[发明专利]基于双光纤光栅阵列的振动监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于双光纤光栅阵列的振动监测系统，其特征在于：它包括窄线宽激光器(1)、脉冲光调制器(2)、脉冲光放大器(3)、光滤波器(4)、环形器(5)、耦合器(6)、嵌入式信号处理器(7)和双光纤光栅阵列(8)，其中，窄线宽激光器(1)的连续光信号输出端连接脉冲光调制器(2)的输入端，脉冲光调制器(2)的脉冲光信号输出端连接脉冲光放大器(3)的输入端，脉冲光放大器(3)的输出端连接光滤波器(4)的输入端，光滤波器(4)的输出端连接环形器(5)的第一通信端，环形器(5)的第二通信端连接耦合器(6)的前侧第一通信端，耦合器(6)的后侧第一通信端打结停用，环形器(5)的第三通信端连接嵌入式信号处理器(7)的第一信号输入端，耦合器(6)的前侧第二通信端连接嵌入式信号处理器(7)的第二信号输入端，耦合器(6)的前侧第三通信端连接嵌入式信号处理器(7)的第三信号输入端，耦合器(6)的后侧第二通信端连接双光纤光栅阵列(8)的第一光纤光栅阵列，耦合器(6)的后侧第三通信端连接双光纤光栅阵列(8)的第二光纤光栅阵列；

所述耦合器(6)用于将输入的滤波后的脉冲信号分成三路功率相等的光信号，其中的两路光分别进入第一光纤光栅阵列和第二光纤光栅阵列，两路光在第一光纤光栅阵列和第二光纤光栅阵列中分别遇到各个光纤布拉格光栅发生反射，两路反射的光信号在耦合器(6)中干涉后形成反射光干涉信号，耦合器(6)将反射光干涉信号分成三路反射光干涉信号，第一路反射光干涉信号通过环形器(5)传输并经过光电转换后传输给嵌入式信号处理器(7)的第一信号输入端，第二路反射光干涉信号经过光电转换后传输给嵌入式信号处理器(7)的第二信号输入端，第三路反射光干涉信号经过光电转换后传输给嵌入式信号处理器(7)的第三信号输入端。

2.根据权利要求1所述的基于双光纤光栅阵列的振动监测系统，其特征在于：所述嵌入式信号处理器(7)用于通过采集到的三路反射光干涉信号判断两路反射光信号的到达的时间，并利用光时域反射技术进行得到双光纤光栅阵列(8)中振动事件发生的空间位置，并通过相位解调算法可以得到各探测点的相位变化，进而实现振动信号的还原。

3.根据权利要求1所述的基于双光纤光栅阵列的振动监测系统，其特征在于：所述耦合器(6)为3×3的熔融拉锥型耦合器，所述耦合器(6)的耦合系数大小相等|k₁₂|＝|k₂₃|＝|κ₃₁|，耦合器(6)中三根光纤的相位因子相同，其中，耦合器(6)前侧第一通信端与后侧第二通信端之间的耦合系数为|κ₁₂|，耦合器(6)前侧第二通信端与后侧第三通信端之间的耦合系数为|κ₂₃|，耦合器(6)前侧第三通信端与后侧第一通信端之间的耦合系数为|k₃₁|。

4.根据权利要求1所述的基于双光纤光栅阵列的振动监测系统，其特征在于：所述脉冲光放大器(3)为脉冲型掺铒光纤放大器，所述光滤波器(4)为窄带光滤波器。

5.根据权利要求1所述的基于双光纤光栅阵列的振动监测系统，其特征在于：所述耦合器(6)的输出光强比为1:1:1，且每两路之间具有相同的相位差2π/3。

6.根据权利要求1所述的基于双光纤光栅阵列的振动监测系统，其特征在于：所述双光纤光栅阵列(8)由两条紧密贴合的啁啾光纤光栅传感网络组成，两条光纤上均刻有m个等间隔的光纤布拉格光栅，每条光纤上相邻两个光纤布拉格光栅之间的间距为L，将两条光纤上的光纤布拉格光栅分别按同样的编号顺序进行编号，两条光纤上编号相同两个光纤布拉格光栅之间的间距均为l，两条光纤上编号相同两个光纤布拉格光栅之间的部分视为一个振动探测点，并且双光纤光栅阵列中共有m个探测点。