一种智能化多通道光纤分布式传感系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能化多通道光纤分布式传感系统，主要由包含多通道同时传输光耦合传感模块和通道选择性与扫描式光耦合模块的两个子系统组成；所述多通道同时传输光耦合传感模块包括1XN光耦合器和N路1X3波分复用Ⅰ，所述通道选择性与扫描式光耦合模块包括1XN光开关和N路1X3波分复用Ⅱ；激光源发出脉冲光，经1X2光开关选择进入多通道同时传输光耦合传感模块或通道选择性与扫描式光耦合模块的两个子系统，进行信号采集和处理，提供一种灵活性高、低成本、智能化的可兼具多通道光纤分布式传感和通道选择性、扫描式的智能化多通道光纤分布式传感系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于传感器
，具体涉及一种智能化多通道光纤分布式传感系统。
技术介绍
光纤传感技术是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门新技术。光在光纤中传输过程中，受到外界环境的影响，如温度、压力等，从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光参量发生变化。通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。光纤分布式传感技术又是光纤传感技术中最具前途的技术之一，它以光纤的后向散射现象OTDR为基础，通过拉曼散射原理，它应用光纤几何上的一维特性进行测量，把被测参量作为光纤位置长度的函数，可以在整个光纤长度上对沿光纤几何路径分布的外部物理参量变化进行连续的测量，同时获取被测物理参量的空间分布状态和随时间变化的信息。与传统传感器相比，分布式光纤传感系统具有以下特点：灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘好、防爆性、光路可弯曲、宽频带、结构简单、体积小、重量轻、耗电少等。光纤传感器可分为两大类：功能型传感器和非功能型传感器。功能传感器就是利用光纤本身的特性，把光纤作为敏感元件，对光纤内传输的光进行调制，使输出的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化，再通过对被调制的光信号进行解调，得出被测信号的各种特性。光纤分布式传感技术属于这一类。目前该项技术在能源(石油，天然气，煤炭，电力)，交通，工业安全，军事国防，资源调查，地质灾害预警，公共安全(隧道，地铁，桥梁，大型建筑)有越来越广泛的应用。但是由于目前作为传感光源的半导体激光，其光纤尾纤输出功率受到两方面的限制，既由于传输距离的需要而不能太低，又由于系统对非线性的限制要求，不能太高，因而影响了其应用的效率和范围。同时，由于一些应用需要网络式的分布，而每个通道的距离仅为几百米甚至更短，为了提高使用效率，降低应用成本，需要智能化的系统设计与新技术来解决这一难题。
技术实现思路
为克服上述现有分布式光纤传感系统的缺点，本技术旨在提供一种灵活性高、低成本、智能化的可兼具多通道光纤分布式传感和通道选择性、扫描式的智能化多通道光纤分布式传感系统。为实现上述目的，本技术采用了如下的技术方案：本技术的智能化多通道光纤分布式传感系统，由一个激光源、一个1X2光开关、多通道同时传输光耦合传感模块、2N光电接收采集列阵、通道选择性与扫描式光耦合模块、2NX2光耦合器、两路光电接收采集模块和传感光纤列阵组成；所述多通道同时传输光耦合传感模块包括1XN光耦合器和N路1X3波分复用Ⅰ，所述通道选择性与扫描式光耦合模块包括1XN光开关和N路1X3波分复用Ⅱ；所述的激光源为脉冲光源，其输出端与1X2光开关的输入端连接，1X2光开关的一个输出端与1XN光耦合器的输入端相连，1XN光耦合器的N路输出端分别与N路1X3波分复用Ⅰ的输入端相连，而N路1X3波分复用Ⅰ的输出端连接传感光纤列阵，N路1X3波分复用Ⅰ接收端则分别与2N光电接收采集列阵相连接；1X2光开关的另一输出端与1XN光开关的输入端相连，1XN光开关的N路输出分别与N路1X3波分复用Ⅱ的输入端相连，而N路1X3波分复用Ⅱ的输出端与传感光纤列阵相连，N路1X3波分复用Ⅱ接收端分别与2NX2光耦合器的2N路输入端相连，2NX2光耦合器的两端输出与两路光电接收采集模块的输入端相连；上述各部件通过光纤连接。上述方案中，激光源为功率可调激光源。作为优选，1X2光开关可以采用选择输出开关，其开关速度≤1微秒。作为完善，上述方案中的N≥2。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)使用单一激光源，对多通道同时进行光纤传感检测，同时具备通道选择性与扫描式光纤传感检测等多个功能，灵活性高、成本低。2)经过多通道同时传输光耦合传感模块的光路部分，完成多通道光纤同时传感的功能。3)经过通道选择性与扫描式光耦合模块的光路部分，完成通道选择，扫描式的光纤分布式传感功能。4)该系统即可用于远距离传感(>20公里)，又可用于近距离网络式传感，使其更具功能上的灵活性和长寿命，从而更加具有实用性。附图说明：图1是本技术的智能化多通道光纤分布式传感系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。实施例1如图1所示，本技术的智能化多通道光纤分布式传感系统，由一个激光源1、一个1X2光开关2、多通道同时传输光耦合传感模块、2N光电接收采集列阵5、通道选择性与扫描式光耦合模块、2NX2光耦合器8、两路光电接收采集模块9和传感光纤列阵组成；所述多通道同时传输光耦合传感模块包括1XN光耦合器3和N路1X3波分复用Ⅰ4，所述通道选择性与扫描式光耦合模块包括1XN光开关6和N路1X3波分复用Ⅱ7；所述的激光源1为脉冲光源，其输出端与1X2光开关2的输入端连接，1X2光开关2的一个输出端与1XN光耦合器3的输入端相连，1XN光耦合器3的N路输出端分别与N路1X3波分复用Ⅰ4的输入端相连，而N路1X3波分复用Ⅰ4的输出端连接传感光纤列阵，N路1X3波分复用Ⅰ4接收端则分别与2N光电接收采集列阵5相连接；1X2光开关2的另一输出端与1XN光开关6的输入端相连，1XN光开关6的N路输出分别与N路1X3波分复用Ⅱ7的输入端相连，而N路1X3波分复用Ⅱ7的输出端与传感光纤列阵相连，N路1X3波分复用Ⅱ7接收端分别与2NX2光耦合器8的2N路输入端相连，2NX2光耦合器8的两端输出与两路光电接收采集模块9的输入端相连；各部件通过光纤连接。光纤分布式传感，是利用拉曼散射原理，拉曼散射是属于光子散射,由入射光与光纤中分子的振动与碰撞引起，拉曼散射是光纤中的非线性现象,伴随着斯塔克和反斯塔克频移，所以入射光如果是λ，产生的后向散射光的频移为+Δλ(斯塔克和频移)和-Δλ(反斯塔克频移)。利用光纤中传输的光具有的拉曼(Raman)散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度的变化，可实现沿光纤几十公里的连续分布式测量，大大减小了误报率和漏报率,实现真正意义上的分布式测量。该系统可以精确定位，实时在线监测，通过提供光纤各个地方的温度信息来显示与发现潜在事故的位置及识别。由激光源1发出的脉冲光(脉宽为纳秒级)，经1X2光开关2进入包括多通道同时传输光耦合传感模块的子系统，通过1XN光耦合器3之后，分为N束光，分别进入N路1X3波分复用Ⅰ4对应的通道，经各个输出端之后再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化多通道光纤分布式传感系统，其特征在于：由一个激光源(1)、一个1X2光开关(2)、多通道同时传输光耦合传感模块、2N光电接收采集列阵(5)、通道选择性与扫描式光耦合模块、2NX2光耦合器(8)、两路光电接收采集模块(9)和传感光纤列阵所组成；所述多通道同时传输光耦合传感模块包括1XN光耦合器(3)和N路1X3波分复用Ⅰ(4)，所述通道选择性与扫描式光耦合模块包括1XN光开关(6)和N路1X3波分复用Ⅱ(7)；所述的激光源(1)为脉冲光源，其输出端与1X2光开关(2)的输入端连接，1X2光开关(2)的一个输出端与1XN光耦合器(3)的输入端相连，1XN光耦合器(3)的N路输出端分别与N路1X3波分复用Ⅰ(4)的输入端相连，而N路1X3波分复用Ⅰ(4)的输出端连接传感光纤列阵，N路1X3波分复用Ⅰ(4)接收端则分别与2N光电接收采集列阵(5)相连接；1X2光开关(2)的另一输出端与1XN光开关(6)的输入端相连，1XN光开关(6)的N路输出分别与N路1X3波分复用Ⅱ(7)的输入端相连，而N路1X3波分复用Ⅱ(7)的输出端与传感光纤列阵相连，N路1X3波分复用Ⅱ(7)接收端分别与2NX2光耦合器(8)的2N路输入端相连，2NX2光耦合器(8)的两端输出与两路光电接收采集模块(9)的输入端相连；各部件通过光纤连接。...

【技术特征摘要】
2013.07.03 CN 201320395069.X1.一种智能化多通道光纤分布式传感系统，其特征在于：由一个激光源(1)、
一个1X2光开关(2)、多通道同时传输光耦合传感模块、2N光电接收采集列阵
(5)、通道选择性与扫描式光耦合模块、2NX2光耦合器(8)、两路光电接收采
集模块(9)和传感光纤列阵所组成；
所述多通道同时传输光耦合传感模块包括1XN光耦合器(3)和N路1X3波
分复用Ⅰ(4)，所述通道选择性与扫描式光耦合模块包括1XN光开关(6)和N
路1X3波分复用Ⅱ(7)；
所述的激光源(1)为脉冲光源，其输出端与1X2光开关(2)的输入端连
接，1X2光开关(2)的一个输出端与1XN光耦合器(3)的输入端相连，1XN光
耦合器(3)的N路输出端分别与N路1X3波分复用Ⅰ(4)的输入端相连，而N
路1X3波分复用Ⅰ(4)的输出端连接传感光纤列阵，N路1X3波分复用Ⅰ(4)
接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚，
申请(专利权)人：青岛派科森光电技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37