[发明专利]一种分布式光纤振动传感系统及其多点定位方法

说明书

本发明公开了一种双马赫曾德干涉仪型分布式光纤振动传感系统，该系统包括光源、磁光开关、磁光开关驱动装置、光纤耦合器、光电探测器、传感光缆、数据采集卡、光隔离器、光环形器和工控机；其中，利用磁光开关将光源发出的连续激光信号调制具有一定占空比的周期性脉冲光信号。使得传感光信号在固定的脉冲光周期内发生干涉，有效区分一定时间段内发生的扰动信号，实现双马赫曾德干涉仪型分布式光纤振动传感系统的近似多点扰动定位。本发明还公开了一种分布式光纤振动传感系统的多点定位方法。与现有的散射型分布式光纤振动传感多点定位系统相比，本方法利用的系统结构更简单，响应速度快，频率响应高，制造成本低。

技术领域

本发明属于传感及检测技术领域，特别是基于双马赫曾德干涉仪型的一种基于脉冲光调制的分布式光纤振动传感系统及其多点定位方法。

背景技术

光纤传感技术作为传感技术的一个新型分支，因其具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量小、体积小、可复用、可组网等优越特性，被广泛运用在安全检测方面。分布式光纤振动传感技术作为光纤传感技术的一个重要分支，集传感和传输于一体，能够实现光纤传感链路周边压力或振动信号的连续探测，传感距离可以达到数十公里至数百公里。目前，分布式光纤振动传感技术已经广泛应用于油气管道泄漏监测、输电线网安全监测以及周界安全监控等领域。分布式光纤振动传感技术根据其检测原理，可以分为后向散射型和前向干涉型。其中典型的后向散射型分布式光纤振动传感系统主要有相位敏感光时域反射仪型(PhaseSensitive Optical Time Domain Reflectometer,Ф-OTDR)、布里渊光时域反射仪型(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry,BOTDR)等。干涉型分布式光纤振动传感系统主要有马赫曾德干涉仪型(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)、迈克尔逊干涉仪型(Michelson Interferometer,MI)等。其中基于双马赫曾德干涉仪型(Dual Mach-Zehnder Interferometer,DMZI)的分布式光纤振动传感系统由于具有在较大的空间范围内能连续传感，定位精度高，结构简单，对硬件要求低等诸多优点，近年来成为安全检测领域的重要手段和方法。但由于其利用连续光信号干涉效应进行传感，相比起散射型分布式光纤振动传感系统，DMZI分布式光纤振动传感系统受其定位原理限制，无法同时实现多个扰动信号的定位，限制了其在工程中的应用。

为此，需要一种能够弥补双马赫曾德分布式光纤传感系统无法同时实现多个扰动信号的定位的不足，使其能更高效地应用于工程化，从而更广泛地应用于各个安防检测领域。

发明内容

本发明目的是设计一种能够工程化应用，结构简单，造价低并且能满足多点定位功能的干涉型分布式光纤振动传感系统及其多点定位方法，解决现有多点定位系统造价较高及监测范围较小的缺点。基于双马赫曾德干涉仪型分布式光纤振动传感系统，本发明提出了一种基于脉冲光调制的双马赫曾德干涉仪型分布式光纤振动传感系统。利用脉冲传感光信号之间存在的时间间隔，对每个输出的脉冲光传感干涉信号进行互相关解调，得到每个脉冲周期内的扰动位置信息。通过合理设置调制脉冲的周期及占空比，可以使得双马赫曾德干涉仪型分布式光纤振动传感系统中实现一定时间间隔内的多点扰动事件的位置解调。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种基于脉冲光调制技术的分布式光纤振动传感系统，包括光源、磁光控制机构、光隔离器、光纤耦合器、双马赫曾德干涉仪、数据采集卡和工控机；

其中，所述磁光控制机构包括磁光开关及其驱动装置，所选用的磁光开关通过大电流电脉冲进行控制切换；所述双马赫曾德干涉仪包括分光比为50:50的第二光纤耦合器、第三光纤耦合器，和传感光纤组成，其中所述传感光纤的一端连接第二光纤耦合器，另一端连接第三光纤耦合器；