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【仪表最新专利】一种高指标分布式光纤振动传感器

仪表专利中国仪表网2017年04月20日 10:57人气:5395

  【中国仪表网 仪表专利】创意无极限,仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种高指标分布式光纤振动传感器。该专利由威海北洋光电信息技术股份公司申请,并于2017年4月19日获得授权公告。
  
  内容说明

  
  本发明涉及一种光纤振动传感器,具体说是一种高指标分布式光纤振动传感器。
  
  发明背景
  
  目前,振动信息的探测分析已经在很多领域得到应用,随着技术的发展提高,也逐步应用于周界安防领域。现有的周界安防系统有脉冲围栏、红外对射、振动电缆、光纤振动传感器等多种监测系统,各系统的应用领域和性能也各不相同。脉冲围栏的特点是能够在监测的同时还能够实现震慑的作用,但其监测距离短,其适用于厂区、园区等小区域性监测;红外对射因其易于受到其他外界环境干扰而失效,其适应于室内贵重物品、资料、设备等安全监测;振动电缆可实现较长距离传输,但电磁干扰对其影响很大,应用具有很大的局限性;光纤振动传感器应用相对灵活,可进行区域性应用,同时因其长距离传输、本征无源的特性,应用适应性强。
  
  分布式光纤振动传感器是目前研究的热点,其主要应用于国防边界、油气管道、光电缆等长距离的安全监测。然而随着技术的进步,人们对分布式光纤振动传感器的准确度、灵敏度、传输距离等性能指标提出来越来越高的要求,现有的分布式光纤振动传感器已经不能满足市场的需求。
  
  发明内容
  
  本发明就是为了解决现有分布式光纤振动传感器传输距离短、灵敏度低、准确度低的技术问题,提供一种传输距离长、灵敏度高、准确度高的高指标分布式光纤振动传感器。
  


图为本发明的原理框图
 
  本发明的技术方案是,提供一种高指标分布式光纤振动传感器,包括第一分光器、调制放大器、第二分光器、可调衰减器、延长光缆、第一光路、第二光路、泵浦器、第一传感光缆、第二传感光缆、外差探测器和采集控制器,第一分光器设有一路90%输出端和一路10%输出端,一路90%输出端与调制放大器连接,一路10%输出端与外差探测器连接,调制放大器的输出端与第二分光器连接;第二分光器设有两路50%输出端,其中一路与可调衰减器连接,另一路通过延长光缆与第二光路连接;可调衰减器的输出端与第一光路连接,泵浦器的输出端分别与第一光路和第二光路连接;第一传感光缆与第一光路连接,第二传感光缆与第二光路连接,采集控制器的输入端与外差探测器连接,采集控制器的脉冲输出端与调制放大器连接;第一光路和第二光路分别设有后向散射信号输出端,第一光路的后向散射信号输出端与外差探测器连接,第二光路的后向散射信号输出端与外差探测器连接。
  
  优选地,调制放大器包括调制器和光放大器,采集控制器的脉冲输出端与调制器连接,光放大器与调制器连接,第二分光器与光放大器连接,第一分光器的一路90%输出端与调制器连接。外差探测器包括第三分光器、第四分光器、第五分光器和双路外差探测器,第一分光器的一路10%输出端与第三分光器的输入端连接;第三分光器设有两路50%输出端,其中一路50%输出端与第四分光器的输入端连接,另一路50%输出端与第五分光器的输入端连接;第一光路的后向散射信号输出端与第四分光器的输入端连接,第二光路的后向散射信号输出端与第五分光器的输入端连接,第四分光器的输出端和第五分光器的输出端分别与双路外差探测器的输入端连接,双路外差探测器的输出端与采集控制器的输入端连接。泵浦器包括第一泵浦源和第二泵浦源,第一光路包括第一叁端口光环形器和第一波分复用器,第二光路包括第二叁端口光环形器和第二波分复用器;第一叁端口
  
  光环形器设有1端口、2端口和3端口,第二叁端口光环形器设有1端口、2端口和3端口,第一波分复用器设有反射端口、透射端口和公共端口,第二波分复用器设有反射端口、透射端口和公共端口;第一泵浦源与第一波分复用器的透射端口连接,第二泵浦源与第二波分复用器的透射端口连接;可调衰减器的输出端与第一叁端口光环形器的1端口连接,第一叁端口光环形器的2端口与第一波分复用器的反射端口连接,第一叁端口光环形器的1端口与第四分光器的输入端连接;第二叁端口光环形器的3端口与第五分光器的输入端连接,延长光缆与第二叁端口光环形器的1端口连接,第二叁端口光环形器的2端口与第二波分复用器的反射端口连接;第一传感光缆与第一波分复用器的公共端口连接,第二传感光缆与第二波分复用器的公共端口连接。还设有光源,光源与第一分光器连接。
  
  本发明的有益效果是,采用后向散射信号的原理来实现入侵定位,同时通过外差探测器分析确定每一点的光缆特性变化,从而确定振动信息的变化,有效地增加了系统的增益,提高了系统的精度、灵敏度和距离;在叁端口光环形器、波分复用器和泵浦源的作用下实现了拉曼放大,有效提高输入到光纤中的能量,实现光信号更远距离的传输,同时增加灵敏度和精度;在双路外差探测器和采集控制器的作用下采用弱信号低噪放大技术和双通道独立采集技术,有效提高系统信噪比,同时两通道采集单独实现,互补影响,应用更加灵活。
  
  本发明可实现传感距离大于80公里的传感距离,同时可保证定位精度为15米的周界防范系统。
  
  如需进一步了解,请下载该专利完整说明书。
  
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