【技术实现步骤摘要】
基于双向光放大的超长距离分布式光传感装置及方法
本专利技术涉及光纤传感领域,具体涉及针对区域周界振动信号的在线实时监测、定位方法及监测装置,其为基于双向光放大的超长距离分布式光传感方法及装置。
技术介绍
全分布式光纤振动传感属于功能型光纤传感器,利用光纤的传感和传导特性,沿铺设光纤链路进行实时连续的振动监测,具有超长距离,高灵敏度,无盲区,抗干扰,耐腐蚀等优点,特别适合于周界安防,管道泄露监测等场合。现有的长距离分布式光纤振动传感器中,较为成熟的包括采用基于后向散射光探测的分布式振动传感器,利用后向瑞利散射光间的干涉来得到包含振动信息的相位信号,通过接收到振动变化的时间来进行振动源定位,因此该系统需要线宽非常窄的光源。缺点在于包含了振动信息的后向散射光强较弱,限制了最大传感距离。如专利CN101893475中所专利技术基于光纤延时线的分布式光纤振动传感系统。同时也有为解决信噪比和传感距离问题而加入单向中继放大技术的分布式振动传感系统,如专利CN101839760中所专利技术基于中继放大传感技术的分布式光纤振动传感器。但基于后向散射的传感原理依然从原理上限制了信号光强度,同时单向的光放大对后向散射光的放大效果并不如前向光明显,难以大幅提高信号信噪比,容易受到外界干扰而造成传感精度下降甚至定位失败,需要进行重复性的探测和数据处理以得到准确信息,实时性能较差。因此在分布式光纤振动传感系统中,如何在保证实时性能的同时,增大系统的传感距离,提高信号的信噪比,增加系统的传感精度是在实际生活中普及其应用的重要研究方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种 ...
【技术保护点】
基于双向光放大的超长距离分布式光传感装置,其特征在于:包括依次相连的控制与处理装置、宽带激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、并联的第一光纤臂(3)和第二光纤臂(4)、第二光纤耦合器(6)、传感链路(7)和法拉第旋光镜(8),控制与处理装置与第一光纤耦合器(2)之间还接有光电检测装置(20)。
【技术特征摘要】
1.基于双向光放大的超长距离分布式光传感装置,其特征在于:包括依次相连的控制与处理装置、宽带激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、并联的第一光纤臂(3)和第二光纤臂(4)、第二光纤耦合器(6)、传感链路(7)和法拉第旋光镜(8),控制与处理装置与第一光纤耦合器(2)之间还接有光电检测装置(20);所述控制与处理装置包括处理器(24),宽带激光器(1)包括宽带光源(17),宽带光源(17)与第一光纤耦合器(2)相连,宽带光源(17)还接有压控恒流源电路(18),压控恒流源电路(18)依次通过电流采样电路(19)、模数转换器(23)与处理器(24)相连,处理器(24)与压控恒流源电路(18)之间还接有第一数模转换器(26),处理器(24)与宽带光源(17)之间还接有热电冷却驱动电路(25)。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:第一光纤臂(3)上设有延时线圈(5)。3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:传感链路(7)包括单模光纤(11),单模光纤(11)串接有多个双向光放大器(12)。4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于:双向光放大器(12)包括串接在单模光纤(11)上的第三光纤耦合器(14)和掺铒光纤(15),第三光纤耦合器(14)还接有泵浦激光器(13)。5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:光电检测装置(20)依次通过跨阻抗放大器(21)、可编程仪表放大器(22)与模数转换器(23)相连,可编程仪表放大器(22)与处理器(24)之间还接有第二数模转换器(27)。6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:光电检测装置(20)包括第一光电探测器(9)和第二光电探测器(10),它们均与第一光纤耦合器(2)相连。7.基于双向光放大的超长距离分布式光传感方法,其特征在于包括:将传感链路(7)沿监测区域周界铺设,由处理器(24)控制压控恒流源电路(18)的输入电压,驱动宽带光源(17)发出光信号,光信号传送至第一光纤耦合器(2)一个进口端,通过第一光纤耦合器(2)后被分为两路光进入第一光纤臂(3)和第二光纤臂(4),其中在第一光纤臂(3)中加入了一段单模光纤作为延时线圈(5)形成非对称结构,两路光通过第二光纤耦合器(6)进入传感链路(7)进行传感和放大,到达法拉第旋光镜(8)时原路返回,再次进入传感链路(7)进行反向放大,再由第二光纤耦合器(6)分光至第二光纤臂(4)、第一光纤臂(3),在第一光纤耦合器(2)处汇合形成干涉,由第一光电探测器(9)、第二光电探测器(10)对干涉光信号进行接收,处理器(24)进行处理;所述处理器(24)进行处理的方法包括:S1)沿振动源布置好传感链路(7),振动源对单模光纤(11)施加扰动;S2)处理器(24)以最大采样频率多次采样并保存...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘德明,孙琪真,李晓磊,方骢,张小龙,
申请(专利权)人:华中科技大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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