光纤分布式传感监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种光纤分布式传感监测系统，属于光纤分布式传感技术领域，该系统包括信号光产生装置、第一光耦合器、传感光纤、光分束器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一干涉调制装置、第二干涉调制装置及解调装置。分别通过第一干涉调制装置对第一偏振控制器输出的第一线偏振光进行干涉调制，通过第二干涉调制装置对第二偏振控制器输出的第二线偏振光进行干涉调制，进而解调第一干涉调制装置输出的第一干涉信号和第二干涉调制装置输出的第二干涉信号得到相应的传感信号，能够尽可能地保证传感信号不丢失，有效地提高了光纤分布式传感监测系统的信噪比。

Optical fiber distributed sensing monitoring system

The utility model provides a distributed optical fiber sensing monitoring system, which belongs to the technical field of distributed optical fiber sensor, the system comprises a signal light generating device, the first optical coupler, optical fiber sensing, optical splitter, a first polarization controller, second polarization controller, the first interference modulation device, second interference modulation device and demodulation device. Through the first line of polarized light interference modulation device first polarization controller output interference modulation interference modulation interference modulation device through second second polarized light to second polarization controller output, and then output the demodulated first interference modulation device first interference signal and the second output interference modulation device second interference signal sensing signal accordingly. It is possible that the sensing signal is not lost, can effectively improve the signal-to-noise ratio of distributed optical fiber sensing monitoring system.

【技术实现步骤摘要】
光纤分布式传感监测系统
本技术涉及光纤分布式传感
，具体而言，涉及一种光纤分布式传感监测系统。
技术介绍
随着我国国民经济的高速发展，社会对能源尤其是油气资源的需求量越来越大。在国家能源战略中，油气储运的建设和发展关系到为国民经济建设和社会发展提供长期、稳定、经济、安全的能源保障的战略全局。管道运输是继公路、铁路、水路、航空运输之后的第五大运输方式，其发展状况直接体现了一个国家运输业的水平。故管道泄漏的监测技术成为科技工作者的研究热点。分布式光纤传感技术由于具有传感空间范围大、传感与传光为同一根光纤、结构简单、使用方便、单位长度内信号获取成本低、性价比高等优选被广泛地应用于管道泄漏的监测技术中。现有的光纤分布式声波监测系统中，利用传感光纤上的不同单位长度间的背向瑞利散射信号作为传感信号的载体，进一步完成相应位置上的传感信号的相位变化解析，以测得传感信号。然而，由于背向瑞利散射信号非常微弱，且环境噪声极易改变光在传输过程中的偏振态，导致传感信号淹没在噪声信号中，造成系统无法解调出相应的传感信号。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的一个目的在于提供一种光纤分布式传感监测系统，以有效地改善上述问题。为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：本技术实施例提供了一种光纤分布式传感监测系统，包括信号光产生装置、第一光耦合器、传感光纤、光分束器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一干涉调制装置、第二干涉调制装置及解调装置，所述传感光纤用于感应传感信号。所述信号光产生装置产生的信号光经过所述第一光耦合器输入所述传感光纤。所述传感光纤中的携带所述传感信号的背向瑞利散射光返回所述第一光耦合器，经所述第一光耦合器输入所述光分束器，经所述光分束器分为第一光束和第二光束。所述第一光束经所述第一偏振控制器处理为第一线偏振光后入射到所述第一干涉调制装置，所述第二光束经所述第二偏振控制器处理为第二线偏振光后也入射到所述第二干涉调制装置，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向满足预设关系。所述解调装置用于对所述第一干涉调制装置输出的第一干涉信号和所述第二干涉调制装置输出的第二干涉信号进行解调得到所述传感信号。在本技术较佳的实施例中，上述第一偏振控制器和第二偏振控制器均为光纤线圈偏振控制器，所述光纤线圈偏振控制器包括绕制于筒状压电陶瓷的外壁的光纤线圈。所述第一偏振控制器的光纤线圈的输入端与所述光分束器的第一分束端耦合，所述第一偏振控制器的光纤线圈的输出端与所述解调装置耦合。所述第二偏振控制器的光纤线圈的输入端与所述光分束器的第二分束端耦合，所述第二偏振控制器的光纤线圈的输出端与所述解调装置耦合。所述系统还包括电压输出装置，所述第一偏振控制器的筒状压电陶瓷、所述第二偏振控制器的筒状压电陶瓷及所述解调装置均与所述电压输出装置电连接。在本技术较佳的实施例中，上述光纤线圈为λ/4光纤线圈。在本技术较佳的实施例中，上述光纤线圈偏振控制器还包括第一壳体，所述绕制于筒状压电陶瓷的外壁的光纤线圈封装于所述第一壳体内。在本技术较佳的实施例中，上述光纤线圈偏振控制器还包括电机及传动轴，所述电机的转轴与所述传动轴连接，所述电机通过所述传动轴与设置于所述第一壳体底部的转动连接口连接。所述第一偏振控制器的电机与所述第二偏振控制器的电机均与所述电压输出装置电连接。所述第一偏振控制器的电机用于带动所述第一偏振控制器的光纤线圈转动以使得该光纤线圈输出所述第一线偏振光。所述第二偏振控制器的电机用于带动所述第二偏振控制器的光纤线圈转动以使得该光纤线圈输出所述第二线偏振光。在本技术较佳的实施例中，上述光纤线圈偏振控制器还包括第二壳体，封装有所述绕制于筒状压电陶瓷的外壁的光纤线圈的所述第一壳体设置在所述第二壳体内，所述第二壳体设置有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口用于穿入所述传动轴，所述第二开口用于穿出所述光纤线圈的线圈入线，所述第三开口用于穿出所述光纤线圈的线圈出线。在本技术较佳的实施例中，上述第一线偏振光和第二线偏振光的偏振方向相互正交。在本技术较佳的实施例中，上述第一干涉调制装置包括第一光纤干涉仪，所述第二干涉调制装置包括第二光纤干涉仪，所述解调装置包括第一偏振合束器、第一光电探测器和数据处理器。所述第一光纤干涉仪的输入端与所述第一偏振控制器的输出端耦合，所述第二光纤干涉仪的输入端与所述第二偏振控制器的输出端耦合，所述第一光纤干涉仪的输出端与所述第二光纤干涉仪的输出端均与所述第一偏振合束器的输入端耦合，所述第一偏振合束器的输出端与所述第一光电探测器的输入端耦合，所述第一光电探测器的输出端与所述数据处理器电连接。所述第一线偏振光进入经所述第一光纤干涉仪的干涉处理后形成第一干涉信号，所述第二线偏振光经所述第二光纤干涉仪的干涉处理后形成第二干涉信号。所述第一干涉信号与所述第二干涉信号均进入所述第一偏振合束器，经所述第一偏振合束器的合束处理后经所述第一光电探测器转换为电信号进入所述数据处理器。所述数据处理器用于处理所述电信号得到所述传感信号。在本技术较佳的实施例中，上述第一干涉调制装置还包括第二光耦合器，所述第二干涉调制装置还包括第三光耦合器，所述解调装置还包括第二偏振合束器、第三偏振合束器、第二光电探测器及第三光电探测器，所述第一光纤干涉仪包括第一3×3耦合器，所述第二光纤干涉仪包括第二3×3耦合器。所述第一偏振控制器的输出端与所述第二光耦合器的第一端口耦合，所述第二光耦合器的第二端口与所述第一3×3耦合器的第一端口耦合，所述第二光耦合器的第三端口与所述第一偏振合束器的输入端耦合，所述第一3×3耦合器的第二端口与所述第二偏振合束器的输入端耦合，所述第一3×3耦合器的第三端口与所述第三偏振合束器的输入端耦合。所述第二偏振控制器的输出端与所述第三光耦合器的第一端口耦合，所述第三光耦合器的第二端口与所述第二3×3耦合器的第一端口耦合，所述第三光耦合器的第三端口与所述第一偏振合束器的输入端耦合，所述第二3×3耦合器的第二端口与所述第二偏振合束器的输入端耦合，所述第二3×3耦合器的第三端口与所述第三偏振合束器的输入端耦合。所述第二偏振合束器的输出端与所述第二光电探测器的输入端耦合，所述第三偏振合束器的输出端与所述第三光电探测器的输入端耦合，所述第二光电探测器的输出端与所述第三光电探测器的输出端均与所述数据处理器电连接。在本技术较佳的实施例中，上述第一光纤干涉仪和第二光纤干涉仪均为迈克尔逊光纤干涉仪。本技术实施例提供的光纤分布式传感监测系统，通过光分束器将携带传感信号的背向瑞利散射光进行分束为第一光束和第二光束，通过第一偏振控制器和第二偏振控制器分别将第一光束和第二光束处理为偏振方向满足预设关系的第一线偏振光和第二线偏振光。分别通过第一干涉调制装置和第二干涉调制装置对第一线偏振光和第二线偏振光进行干涉调制，再经解调装置解调第一干涉调制装置输出的第一干涉信号和第二干涉调制装置输出的第二干涉信号得到相应的传感信号，能够尽可能地保证传感信号不丢失，有效地提高了光纤分布式传感监测系统的信噪比。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤分布式传感监测系统，其特征在于，包括信号光产生装置、第一光耦合器、传感光纤、光分束器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一干涉调制装置、第二干涉调制装置及解调装置，所述传感光纤用于感应传感信号；所述信号光产生装置产生的信号光经过所述第一光耦合器输入所述传感光纤；所述传感光纤中的携带所述传感信号的背向瑞利散射光返回所述第一光耦合器，经所述第一光耦合器输入所述光分束器，经所述光分束器分为第一光束和第二光束，所述第一光束经所述第一偏振控制器处理为第一线偏振光后入射到所述第一干涉调制装置，所述第二光束经所述第二偏振控制器处理为第二线偏振光后也入射到所述第二干涉调制装置，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向满足预设关系；所述解调装置用于对所述第一干涉调制装置输出的第一干涉信号和所述第二干涉调制装置输出的第二干涉信号进行解调以得到所述传感信号。

【技术特征摘要】
1.一种光纤分布式传感监测系统，其特征在于，包括信号光产生装置、第一光耦合器、传感光纤、光分束器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一干涉调制装置、第二干涉调制装置及解调装置，所述传感光纤用于感应传感信号；所述信号光产生装置产生的信号光经过所述第一光耦合器输入所述传感光纤；所述传感光纤中的携带所述传感信号的背向瑞利散射光返回所述第一光耦合器，经所述第一光耦合器输入所述光分束器，经所述光分束器分为第一光束和第二光束，所述第一光束经所述第一偏振控制器处理为第一线偏振光后入射到所述第一干涉调制装置，所述第二光束经所述第二偏振控制器处理为第二线偏振光后也入射到所述第二干涉调制装置，其中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向满足预设关系；所述解调装置用于对所述第一干涉调制装置输出的第一干涉信号和所述第二干涉调制装置输出的第二干涉信号进行解调以得到所述传感信号。2.根据权利要求1所述的光纤分布式传感监测系统，其特征在于，所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器均为光纤线圈偏振控制器，所述光纤线圈偏振控制器包括绕制于筒状压电陶瓷的外壁的光纤线圈；所述第一偏振控制器的光纤线圈的输入端与所述光分束器的第一分束端耦合，所述第一偏振控制器的光纤线圈的输出端与所述解调装置耦合，所述第二偏振控制器的光纤线圈的输入端与所述光分束器的第二分束端耦合，所述第二偏振控制器的光纤线圈的输出端与所述解调装置耦合；所述系统还包括电压输出装置，所述第一偏振控制器的筒状压电陶瓷、所述第二偏振控制器的筒状压电陶瓷及所述解调装置均与所述电压输出装置电连接。3.根据权利要求2所述的光纤分布式传感监测系统，其特征在于，所述光纤线圈为λ/4光纤线圈。4.根据权利要求3所述的光纤分布式传感监测系统，其特征在于，所述光纤线圈偏振控制器还包括第一壳体，所述绕制于筒状压电陶瓷的外壁的光纤线圈封装于所述第一壳体内。5.根据权利要求4所述的光纤分布式传感监测系统，其特征在于，所述光纤线圈偏振控制器还包括电机及传动轴，所述电机的转轴与所述传动轴连接，所述电机通过所述传动轴与设置于所述第一壳体底部的转动连接口连接，所述第一偏振控制器的电机与所述第二偏振控制器的电机均与所述电压输出装置电连接；所述第一偏振控制器的电机用于带动所述第一偏振控制器的光纤线圈转动以使得该光纤线圈输出所述第一线偏振光；所述第二偏振控制器的电机用于带动所述第二偏振控制器的光纤线圈转动以使得该光纤线圈输出所述第二线偏振光。6.根据权利要求5所述的光纤分布式传感监测系统，其特征在于，所述光纤线圈偏振控制器还包括第二壳体，封装有所述绕制于筒状压电陶瓷的外壁的光纤线圈的所述第一壳体设置在所述第二壳体内，所述第二壳体设置有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口用于穿入所述传动...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚盈，王晨，王昌，倪家升，刘小会，孙志慧，赵文安，王英英，赵庆超，马龙，曹冰，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37