[发明专利]分布式高精度光纤振动入侵与在线监测探测器

说明书

本发明公开了一种分布式高精度光纤振动入侵与在线监测探测器，采用基于Mach‑Zehnder干涉原理结合多路脉冲辅助定位技术，采用波分复用技术，脉冲采用多路同时发送，一路经过Mach‑Zehnder干涉仪采集振动信号；一路经过耦合器辅助定位和实时在线监测。采用双路脉冲解调技术和辅助脉冲定位技术，大幅度提高了定位精度，同时实现了实时光纤在线监测技术，有效降低了系统成本，能同时实现分布式高精度振动报警和实时高精度光纤在线测量。

技术领域

本发明涉及光纤探测技术领域，具体涉及一种分布式高精度光纤振动入侵与在线监测探测器。

背景技术

光纤传感技术是伴随着光纤技术和光通信技术，发展起来的一种新型传感技术。光纤传感器与传统传感器相比，具有无源、本质安全、抗电磁干扰能力强、抗辐射、耐高温高压、抗腐蚀能力强、灵敏度高等优点。近年来，光纤传感技术在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、食品安全等领域的生产过程安全防护、自动控制、在线检测、故障诊断等方面，得到了卓有成效的发展和推广。

光纤振动传感技术，是光纤传感领域中研究和开发较为活跃的技术，以应用到周界安全防护、城市管廊、管道预警等诸多领域。传统的光纤振动传感器一般采用单光源(脉冲光源)结构。然而，该技术存在模式识别不准确，甚至只能采用阈值判别，误报率高、定位的同时做光纤实时在线监测等缺点。

而且光纤振动探测器普遍定位精度不高，一般长度5km时，定位误差±5m左右；长度10km时，定位误差±10m左右；长度20km时，定位误差±20m左右。导致应用场景受限，推广困难。

此外，光纤振动探测器只用于振动信号的监测，对光纤状态监测也仅限于断纤、有无损耗点，无法进行精确监测。需要测量光纤状态时，还需要借助光时域分析仪(OTDR)等辅助仪器，并且这些仪器需要专业人员进行操作，有一定的技术门槛，会造成很多不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种分布式高精度光纤振动入侵与在线监测探测器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种分布式高精度光纤振动入侵与在线监测探测器，包括光源模块、脉冲发生器、波分复用模块、分光器、耦合器、核心光路、传感光缆、尾包、光电转化模块、数据采集卡以及上位机；其中核心光路包括声光调制器、光环形器、光接收组件；传感光缆为双芯光缆；

所述光源包括两个光源，且两者波长不同，其中一个光源产生连续光，另一个光源连接脉冲发生器产生脉冲光，分光器连接该光源将脉冲光分成两束，其中一束脉冲光和连续光经过波分复用模块合成一束光，另一束脉冲光经过耦合器连接传感光纤；波分复用模块连接核心光路、核心光路连接传感光缆，传感光缆连接尾包；

其中，其中光耦合器、波分复用模块还连接光电转化模块，将返回的三路光信号转成电压信号并传送给数据采集卡，数据采集卡连接上位机；

其中，波分复用分离出的脉冲波用于振动信号定位，耦合器分离出的脉冲波用于在线监测以及采瞬时损耗点位置；

进一步，上位机根据波分复用分离出的脉冲波通过Mach-Zehnder干涉计算出振动点初步位置，并且计算光纤上瞬时损耗点的位置，采集动点初步位置附近的损失损耗点位置，取平均值。

进一步的，其中一个光源发出中心波长为1310nm的激光，另一个光源发出中心波长为1550nm的激光，其中脉冲发生器发生对1550nm光源进行调制，分光器将1550nm脉冲光分成两个光强为1:1的光束。

本发明的探测器使用两个不同波长的激光器，采用波分复用技术，采用双路脉冲解调技术和辅助脉冲定位技术，大幅度提高了定位精度，同时实现了实时光纤在线监测技术。并且该技术有效降低了系统成本，能同时实现分布式高精度振动报警和实时高精度光纤在线测量。

附图说明

图1为本发明的功能框图