[发明专利]一种用于时分复用系统的光纤地听器

说明书

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于时分复用系统的光纤地听器，包括光纤加速度计、主壳体、上盖板、底板、第一光纤分束器、第二光纤分束器、地桩、第一光纤、第二光纤和第三光纤。本发明具有以下有益效果：将时分阵列分光器件与传感器一体化集成封装，减少了阵列中的收纳装置，降低了阵列成本；实现了时分复用系统中光纤地听器的模块化设计，简化了阵列制作方式，提高了阵列可靠性。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种用于时分复用系统的光纤地听器。

背景技术

光纤地听器是一种基于光纤传感技术的新型振动传感器，其采用惯性加速度计拾取振动信号，并利用光学相干检测技术实现信号检测，具有灵敏度高、易于组网和抗电磁干扰等特点，在要地防护、边界预警、文物安防和地震波检测等领域具有广阔的应用前景。

多个光纤地听器可利用光纤复用技术组成多节点的传感阵列或传感网络，实现大范围的探测和预警。光纤地听器传感阵列可采用的复用方式有空分复用、时分复用和波分复用等。空分复用具有阵列结构简单、成本较低及成阵方便等特点，一般用于小规模的探测阵列。当面对更大范围的探测与预警需求时，必须相应地增加光纤地听器阵列的规模，而时分复用和波分复用等方式提供了阵列规模拓展的良好途径。多节点的时分组件是大规模探测阵列的基础单元模块，在时分组件中，多个地听器采用共用上下行光纤的方式，阵列中需要配套的光纤分束器实现各光纤地听器光功率的分配。现有的光纤地听器仅包含加速度传感器件，在时分阵列中还需要增加额外的装置实现光纤分束器的收纳与封装，然而额外的收纳装置不仅增加了阵列成本和成阵难度，还会给阵列的野外敷设施工带来不便。因此，设计一种光纤地听器与配套光纤分束器一体化集成封装的地听器结构，对降低时分复用阵列的成本和成阵难度，增加野外布放的便利性和可靠性具有重要意义。

时分复用是光纤地听器探测阵列规模拓展常用的复用方法，现有的光纤地听器仅包含传感器件，应用于时分复用系统时还需要在阵列中设计额外的收纳装置以封装配套的光纤分束器，而光纤分束器的单独收纳不仅增加了阵列成本，还会给阵列的野外敷设施工带来不便，同时还有降低系统可靠性的风险。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种用于时分复用系统的光纤地听器，该光纤地听器实现了内部传感器件与时分复用光纤分束器件的集成化一体封装，减少了光纤地听器阵列中的器件收纳装置，从而大大简化阵列结构、降低阵列成本和成阵难度。

本发明采用的技术方案为：一种用于时分复用系统的光纤地听器，包括：光纤加速度计1、主壳体2、上盖板3、底板4、第一光纤分束器5、第二光纤分束器6、地桩7、第一光纤8、第二光纤9和第三光纤10；

所述光纤加速度计1用于响应地面振动加速度信号，由质量块、上弹性筒、下弹性筒和非等臂迈克尔逊光纤干涉仪组成，所述非等臂迈克尔逊光纤干涉仪的两个传感臂分别缠绕在上弹性筒和下弹性筒上，形成推挽式结构，可以高灵敏度地拾取外部振动加速度信号，同时降低温度变化对探测的影响；

所述主壳体2采用一体成型加工方式制作而成，为上下双层结构，上层为光纤分束器5收纳仓，下层为光纤加速度计1收纳仓；

所述上盖板3与主壳体2的上层形成光纤分束器5的封装腔体；

所述底板4位于主壳体2的底部，用于与主壳体2的下层形成光纤加速度计1的封装腔体，同时也用于地桩7的固定；

光纤分束器为两个参数一致的一分二光纤分束器：第一光纤分束器5、第二光纤分束器6，分别用于时分复用系统光路中的下行分光和上行合束，分光参数根据时分系统中的光功率分配进行设计；

第一光纤8通过传输光纤与前一时分复用系统光纤地听器连接，第二光纤9通过传输光纤与后一时分复用系统光纤地听器连接，第三光纤10与光纤加速度计1尾纤连接；

所述地桩7用于实现振动信号的耦合。

本发明具有以下有益效果：