[实用新型]一种分区式光纤测振系统

说明书

本实用新型涉及一种分区式光纤测振系统。包括宽带光源和光分路器，宽带光源的输出端口连接至光分路器的输入端口；还包括并列设置的多条测量支路，每条测量支路包括耦合器、光连接器和光纤干涉环，光连接器的输入端口与耦合器的输出端口连接，光纤干涉环连接在光连接器的输出端口上，各测量支路的耦合器的输入端口分别连接至光分路器的多个输出端口；还包括嵌入式计算机、数字信号处理器和多通道模数转换器，多通道模数转换器的输出端连接至数字信号处理器的输入端，数字信号处理器与嵌入式计算机电连接；还包括并列设置的多条反馈回路，每条反馈回路包括光电管和放大器，光电管的输出端与放大器的输入端电连接。本实用新型振动测量灵敏。

技术领域

本实用新型属于测振系统技术领域，尤其涉及一种分区式光纤测振系统。

背景技术

光纤振动监测系统(Distributed Vibration Sensing，DVS)是一种利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质的传感系统，可连续感知传输路径中振动动态参量的空间分布和时间变化信息，具有灵敏度高、全程无源、沿光缆铺设线路无盲区、多点同时定位等优点。对携带振动信息的光信号进行光电转换、数据采集以及信号处理，准确对入侵振动源进行定位和识别，实现整个防区保护功能。该系统适用于油气管道挖掘、打卡盗油等第三方入侵的预警、报警和定位，解决常规巡检措施全路线不能实时监控、事故前无法预警等问题。

传感机理基于光纤的光弹效应，外界扰动将对光纤中传输光的相位进行调制。利用光干涉技术将传输光的相位变化转换为光强的变化，并被后端的系统所采集。通过对该相位信号的分析，可解析出其中包含的扰动发生的位置信息，经过多点连续扰动的定位识别算法，能够对整条光缆的扰动信息进行精确定位。具体地，当光在光纤中传输时，由于光子与纤芯晶格间发生作用，不断向后传输瑞利散射光。当外界有振动发生时，引起光缆中纤芯发生形变，导致纤芯长度和折射率发生变化，背向瑞利散射光的相位随之发生变化，这些携带外界振动信息的信号光，反射回系统主机时，经光学系统处理，将微弱的相位变化转换为光强变化，经光电转换和信号处理后，进入计算机进行数据分析。通过发射光脉冲到光纤内，通过反射信号和入射脉冲之间的时间差来确定空间位置，事件点距离系统终端的距离d＝(c*t)/2n，其中c是光在真空中的速度，t是光脉冲发射后到接收到信号的总时间，n为光纤的折射率。脉冲的重复频率决定了可监测的光纤长度，而脉冲宽度决定了空间定位精度，例如10ns的脉冲宽度对应的空间分辨率为1m。

现有的光纤振动监测系统采用了上述原理，通过将光纤布设在测振区实现对光纤通路上振动量的测量。现有的光纤测振系统一般对振动的测量精度较低，由于瑞利散射光信号较为微弱，信号的信噪比很低，因此若不能对信号进行可靠增强处理，通常无法进行数字信号的精确获取，这也导致了测振精度差的问题。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种振动测量灵敏的分区式光纤测振系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种分区式光纤测振系统包括宽带光源和光分路器，宽带光源的输出端口连接至光分路器的输入端口；还包括并列设置的多条测量支路，每条测量支路包括耦合器、光连接器和光纤干涉环，光连接器的输入端口与耦合器的输出端口连接，光纤干涉环连接在光连接器的输出端口上，各测量支路的耦合器的输入端口分别连接至光分路器的多个输出端口；还包括嵌入式计算机、数字信号处理器和多通道模数转换器，多通道模数转换器的输出端连接至数字信号处理器的输入端，数字信号处理器与嵌入式计算机电连接；还包括并列设置的多条反馈回路，每条反馈回路包括光电管和放大器，光电管的输出端与放大器的输入端电连接，各反馈回路的光电管的输入端分别与各耦合器的输出端口连接，各反馈回路的放大器的输出端分别与多通道模数转换器的各输入端电连接。