分布式光纤输水管道泄漏定位系统技术方案

本发明专利技术提供了一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统，包括光学系统，所述光学系统包括依次连接的激光器、前端系统和光纤环形器WDM，所述光学系统通过前端系统连接光电探测器，将光信号转换为电信号放大，放大后的电信号通过AD转换器转化为数字信号，并通过FPGA连接上位机，所述上位机还控制激光器产生光源。本发明专利技术将分布式光纤传感器安装在输水管道旁边，采用基于双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统进行测量，实时采集数据。根据测量的输水管道沿线的干涉回光互相关函数延时数据，判断输水管道的泄漏点位置。定位精度高，探测距离远，分布式式测量，不影响探测精度，降低设备成本。

Distributed optical fiber water delivery pipeline leakage positioning system

The present invention provides a distributed optical fiber pipeline leak location system, including the optical system, the optical system comprises a laser, and the optical circulator WDM front-end system, the optical system is connected with the photoelectric detector through the front-end system, the light signal is converted into electrical signal amplification, signal amplified by AD the converter into a digital signal, and connected to the host computer through the FPGA, the PC also controls the laser light source. A distributed optical fiber sensor is installed beside the water pipeline, and a distributed optical fiber sensor based on double Maher Ceng De is used to measure the leakage location system of the water delivery pipeline, so as to collect data in real time. According to the interference light pipeline measurement along the cross-correlation function of the delay data, determine the leakage location of water pipe. The positioning accuracy is high, the detection distance is far, the distributed measurement does not affect the detection accuracy, and reduces the equipment cost.

【技术实现步骤摘要】
分布式光纤输水管道泄漏定位系统
本专利技术属于光电传感
，尤其是涉及一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统。
技术介绍
分布式光纤传感技术集传感和传输于一体，可同时探测物理量的空间分布信息和时变信息。因而极适合诸如油气管道、输水管道和桥梁、大坝等大型、长距离设施的实时监测。相比于散色型或萨格奈克型分布式光纤传感系统，双马赫-曾德系统具有灵敏度高、实时性好、无盲区等优点，在诸如地下管道等信号微弱的检测中，具有很好的实用和经济价值。大部分的传感系统都是基于工控机加采集卡的构架来设计的。该模式虽具有结构简单、易于实现的优点，但采样不足、响应时间长是造成系统空间分辨率低和实时性差的主要原因之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统，根据温度场分布的变化情况判断泄漏点位置。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统，包括光学系统，所述光学系统包括依次连接的激光器、前端系统和光纤环形器WDM，所述光学系统通过前端系统连接光电探测器，将光信号转换为电信号放大，放大后的电信号通过AD转换器转化为数字信号，并通过FPGA连接上位机，所述上位机还控制激光器产生光源；所述光纤环形器WDM包括第一光纤环形器WDM和第二光纤环形器WDM；所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器；所述前端系统包括第一3db耦合器、第二3db耦合器、第三3db耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器；所述激光器连接第一3db耦合器，所述第一3db耦合器分别连接第一光纤环形器WDM和第二光纤环形器WDM，所述第一光纤环形器WDM连接第二3db耦合器，所述第二3db耦合器分别连接第一偏振控制器、第二偏振控制器，所述第一偏振控制器、第二偏振控制器连接第三3db耦合器，所述第三3db耦合器连接第二光纤环形器WDM。进一步的，所述前端系统和光纤环形器WDM之间通过传感光缆连接。进一步的，所述传感光缆为铠装传感光缆。相对于现有技术，本专利技术所述的一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统具有以下优势：本专利技术将分布式光纤传感器安装在输水管道旁边，采用基于双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统进行测量，实时采集数据。根据测量的输水管道沿线的干涉回光互相关函数延时数据，判断输水管道的泄漏点位置。定位精度高，探测距离远，分布式式测量，不影响探测精度，降低设备成本；基于双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统集成化水平高，方便安装，整机体积减小，智能化水平高，安全性好，既满足分布式光纤传感器系统的主要功能要求，又可以大大降低系统成本，根据探测距离要求进行系统设计；双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统，可以在很大距离上对输水管道泄漏点进行定位检测。回波噪声小，安装方便，对原来测量系统没有影响，应用领域较广。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统的结构连接示意图；图2为本专利技术实施例所述的光学系统的结构示意图；附图标记说明：1-激光器；2-前端系统；3-传感光缆；4-光纤环形器WDM；41-第一光纤环形器WDM；42-第二光纤环形器WDM；5-光电探测器；51-第一光电探测器；52-第二光电探测器；6-AD转换器；7-FPGA；8-上位机；21-第一3db耦合器；22-第二3db耦合器；23-第三3db耦合器；24-第一偏振控制器；25-第二偏振控制器。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，双马赫-曾德分布式光纤传感系统主要包括上位机8、FPGA、7、AD转换器6、1550nm窄线宽激光器1、前端系统2、传感光缆3和光纤环形器WDM4组成。其中1550nm窄线宽激光器1、前端系统2、传感光缆3和光纤环形器WDM4构成光学系统。其工作过程为：由上位机8控制光源，经整个光学系统后获得振动信号光；然后通过前端系统2输出，进入光电探测器5，将光信号转换为电信号放大；放大后的电信号AD转换器6将其转为数字信号，FPGA7负责信号的存储、处理以及和上位机8进行通信。其光学系统由以下器件组成：如图2所示为光学系统框图，其前端系统2主要由第一3db耦合器21和第二3db耦合器22、第一光纤环形器WDM41和第二光纤环形器WDM42、第一偏振控制器24、第二偏振控制器25构成，起到分光、起偏等作用；中间部分为铠装传感光缆，起到传光和探测振动信号作用；还包括3dB耦合器构成，起到合束和分束作用。其工作过程为：1550nm的窄线宽激光器1经第一3dB耦合器21分成等功率的两束光，一束沿顺时针进入第一光纤环形器WDM41，由于光束在第一光纤环形器WDM41中只能逆时针走，所以光束由第一光纤环形器WDM41输出直接进入第二3dB耦合器22而不进入第一光学探测器51，第二3db耦合器22中的光束分为两束经第一偏振控制器24、第二偏振控制器25变为偏振光，进入传感光缆3的传感臂，然后又经过第三3dB耦合器23合束，产生干涉光。该干涉光含有振动或侵扰信号，再经传感光缆3的传光臂进入第二光纤环形器WDM42。传光臂为合束的干涉光，因此外界振动不会对其光强产生重大影响。而光束在第二光纤环形器WDM42中只能顺时针走，因此带有振动信号的干涉光只会进入第二光电探测器52而不会返回至第一3dB耦合器21，产生对激光器1的干扰。同理，另一束光沿逆时针方向在系统中走一圈后携带振动信号，只能进入第一光电探测器51。通过相关运算即可估算出时间差，就定位出振动信号的位置信息了。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统，其特征在于：包括光学系统，所述光学系统包括依次连接的激光器(1)、前端系统(2)和光纤环形器WDM(4)，所述光学系统通过前端系统(2)连接光电探测器(5)，将光信号转换为电信号放大，放大后的电信号通过AD转换器(6)转化为数字信号，并通过FPGA(7)连接上位机(8)，所述上位机(8)还控制激光器(1)产生光源；所述光纤环形器WDM(4)包括第一光纤环形器WDM(41)和第二光纤环形器WDM(42)；所述光电探测器(5)包括第一光电探测器(51)和第二光电探测器(52)；所述前端系统(2)包括第一3db耦合器(21)、第二3db耦合器(22)、第三3db耦合器(23)、第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(24)；所述激光器(1)连接第一3db耦合器(21)，所述第一3db耦合器(21)分别连接第一光纤环形器WDM(41)和第二光纤环形器WDM(42)，所述第一光纤环形器WDM(41)连接第二3db耦合器(22)，所述第二3db耦合器(22)分别连接第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(25)，所述第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(25)连接第三3db耦合器(23)，所述第三3db耦合器(23)连接第二光纤环形器WDM(42)。...

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤输水管道泄漏定位系统，其特征在于：包括光学系统，所述光学系统包括依次连接的激光器(1)、前端系统(2)和光纤环形器WDM(4)，所述光学系统通过前端系统(2)连接光电探测器(5)，将光信号转换为电信号放大，放大后的电信号通过AD转换器(6)转化为数字信号，并通过FPGA(7)连接上位机(8)，所述上位机(8)还控制激光器(1)产生光源；所述光纤环形器WDM(4)包括第一光纤环形器WDM(41)和第二光纤环形器WDM(42)；所述光电探测器(5)包括第一光电探测器(51)和第二光电探测器(52)；所述前端系统(2)包括第一3db耦合器(21)、第二3db耦合器(22)、第三3db耦合器(23)、第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(24)；所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣文索，周钊名，
申请(专利权)人：天津市誉航润铭科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12