基于光纤传感的声波监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光纤传感的声波监控系统，属于声波监控领域。该声波监控系统包括监控主机，还包括用于监控声波的全光网络，用于控制全光网络的监控主机和全光网络彼此连接，全光网络包括彼此串联的多个光纤传感探头，多个光纤传感探头分别布置在各个进行声波监控的区域和噪声源区域内，且多个光纤传感探头中的所有的光纤传感探头均包括至少一个光纤传感探头模块。本发明专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统能够利用光纤感知振动的原理进行声波采集、处理、存储和分析，且由于传感网络为全光网络使得隐蔽性强且难以探测，同时光纤传感探头灵敏度高且动态范围大，能够通过对光纤传感头光纤长度的调节实现在较大范围内调节光纤传感头的灵敏度。

Acoustic monitoring system based on optical fiber sensing

The invention discloses an acoustic wave monitoring system based on optical fiber sensing, which belongs to the field of sound wave monitoring. The acoustic monitoring system comprises a monitoring host, which is used for all-optical network monitoring of sound waves, is used to control the all-optical network monitoring host and all-optical network connected to each other, the all-optical network comprises a plurality of fiber sensing probe is connected in series with each other, a plurality of optical fiber probe are respectively arranged area and noise source area acoustic monitors in all time, and more an optical fiber probe in all fiber sensing probe includes at least one optical fiber probe module. The invention provides the principle of acoustic monitoring system of optical fiber sensor can use fiber optic sensing based on vibration acoustic acquisition, processing, storage and analysis, and the sensor network for all-optical networks makes concealment and difficult to detect, and the optical fiber sensing probe has the advantages of high sensitivity and high dynamic range, can by adjusting the optical fiber sensing head of optical fiber length the sensitivity adjustment of optic fiber sensor in a large range.

【技术实现步骤摘要】
基于光纤传感的声波监控系统
本专利技术涉及声波监控领域，特别涉及基于光纤传感的声波监控系统。
技术介绍
随着光纤传感技术的发展，可以通过光纤测量的物理量逐渐增多，如振动、温度、位移等。其中光纤振动传感技术越来越被重视，以光纤测振动为基础的产品市场广阔，包括光纤周界防范系统，基于光纤振动的边境线安全防范系统，用于管道输送光纤振动监测系统等。而在使用现有的声波监控技术的过程中发现声波监控的灵敏度低，监控距离短，范围小，且抗干扰能力低。现有的声波监控技术一般有基于MZ干涉仪的光纤振动传感技术、光纤光栅振动监测系统和各种光纤干涉系统等。其中，基于MZ干涉仪的光纤振动传感技术可以对声波信号进行有效的拾取，但是具有以下缺点：(1)由于MZ干涉仪结构复杂，在使用时需要在传感光路的两端分别增加耦合器；(2)在使用的过程中需要三根光纤来组成干涉仪，因此对光纤资源要求比较高，从而造成成本高；(3)MZ干涉仪对多点同时监控能力弱，不同位置的信号还会相互影响，从而难以进行区分。而光纤光栅振动监测系统也可以对振动信号进行感知，其技术缺点是(1)该监测系统对低频信号响应较好，但是对中高频信号响应很弱；(2)该监测系统需要在光路上添加光纤光栅光器件，由此额外增加了生产成本；(3)由于光纤光栅光器件对温度变化较为敏感，因此温度变化可能导致光纤光栅光器件对振动信号的灵敏度产生较大变化，从而导致该监测系统的灵敏度也发生很大变化。在现有技术中还另有各种光纤干涉系统可以对声波信号进行拾取，而这类光纤干涉系统通常需要在传感光路外加入外差探测光路，增加成本的同时使得系统结构极其复杂。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术提供了一种基于光纤传感的声波监控系统。所述技术方案如下：本专利技术的一个目的是提供了一种基于光纤传感的声波监控系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于光纤传感的声波监控系统，所述声波监控系统包括监控主机，还包括用于监控声波的全光网络，用于控制所述全光网络的监控主机和全光网络彼此连接，所述全光网络包括彼此串联的多个光纤传感探头，所述多个光纤传感探头分别布置在各个进行声波监控的区域内，且所述多个光纤传感探头中的每一个光纤传感探头均包括至少一个光纤传感探头模块。进一步地，所述多个光纤传感探头包括用于提取噪声样本的至少一个除噪光纤传感探头和用于声波监控的至少一个声波光纤传感探头，所述至少一个除噪光纤传感探头中所有的除噪光纤传感探头均布置在所述噪声源区域内，所述至少一个声波光纤传感探头中所有的声波光纤传感探头均设置在所述各个进行声波监控的区域内。具体地，所述各个进行声波监控的区域均串联有所述至少一个除噪光纤传感探头。进一步地，所述多个光纤传感探头中相邻的光纤传感探头彼此间隔一距离设置。具体地，所述各个进行声波监控的区域中不同的声波监控区域之间通过所述光纤传感探头的彼此串联以实现连接。具体地，所述至少一个光纤传感探头模块中的每一个光纤传感探头模块包括弹性圆柱体和多匝光纤，所述多匝光纤均缠绕在所述弹性圆柱体上。进一步地，所述至少一个光纤传感探头模块为彼此串联的多个光纤传感探头模块，所述多个光纤传感探头模块中相邻的光纤传感探头模块彼此通过光纤连接器连接或者彼此熔接连接。进一步地，所述多个光纤传感探头中相邻的光纤传感探头彼此通过传输光纤连接。进一步地，所述多个光纤传感探头中至少一对相邻的光纤传感探头之间设置有中继放大模块。进一步地，所述多个光纤传感探头在彼此串联之后通过所述传输光纤与所述监控主机连接。进一步地，所述监控主机为基于瑞利干涉技术的光纤振动传感系统。进一步地，所述监控主机对所述多个光纤传感探头所传输的信号进行平均降噪处理。进一步地，所述监控主机控制一个或者多个所述光纤传感探头开启或者关闭。具体地，所述监控主机通过将信号强度乘以1以启动所述多个光纤传感探头中的至少一个光纤传感探头，所述监控主机通过将信号强度乘以0以停止所述多个光纤传感探头中的至少一个光纤传感探头。进一步地，所述监控主机的光纤长度分辨率小于1米。具体地，所述监控主机包括噪声监控模块，所述噪声监控模块控制所有的除噪光纤传感探头采集噪声信号。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：(1)本专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统为一种基于光纤传感的分区域声波监控系统，能够利用光纤感知振动的原理进行声波的采集、处理、存储和分析；(2)本专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统在需要声波监控的各个区域内分别布设光纤传感探头，且相邻的光纤传感探头之间采用传输光纤连接，使得在监控主机处可以对各个区域的声音进行监控；(3)本专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统主要用于探测一根光纤上的振动点的位置，并且可以对振动点进行精确地定位，并且各个点之间没有相互干扰；(4)本专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统的优势在于传感网络为全光网络，使得隐蔽性强，且难以探测，同时光纤传感探头灵敏度高，且动态范围大；(5)本专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统通过对光纤传感探头中光纤长度的调节，可以在较大范围内调节光纤传感探头的灵敏度，并通过监控主机处的特殊处理，可以任意启用或者停止特定数目的光纤传感探头；(6)本专利技术提供的基于光纤传感的声波监控系统以一根普通的通信光纤作为传感器，安装简单，信号抗干扰能力强，且对温度变化不敏感。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的基于光纤传感的声波监控系统的结构示意图；图2是在同一个声波监控区域中设置多个声波光纤传感探头的结构示意图；图3是图1所示的设置有中继放大模块的基于光纤传感的声波监控系统的结构示意图；图4是图1所示的光纤传感探头的结构示意图；图5是图4所示的设置有光纤连接器的光纤光纤传感探头模块的结构示意图；图6是图4所示的光纤传感探头模块平均降噪的原理示意图；图7是图1所示的监控主机启动和停止相应的光纤传感探头的示意图。其中，100基于光纤传感的声波监控系统，10监控主机，20全光网络，21光纤传感探头，211光纤传感探头模块，212弹性圆柱体，213多匝光纤，214光纤连接器，22传输光纤，23中继放大模块，25除噪光纤传感探头，26声波光纤传感探头，261第一声波光纤传感探头，262第二声波光纤传感探头，263第三声波光纤传感探头，264第四声波光纤传感探头，265第五声波光纤传感探头。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。参见图1，其示出了根据本专利技术的一个实施例的基于光纤传感的声波监控系统100。声波监控系统100包括用于监控声波的全光网络20和用于控制全光网络20的监控主机10，且监控主机10和全光网络20彼此连接。全光网络20包括彼此串联的多个光纤传感探头21，多个光纤传感探头21分别布置在各个进行声波监控的区域内，且多个光纤传感探头21中的每一个光纤传感探头21均包括至少一个光纤传感探头模块211。在本专利技术的一个示例中，监控主机10为基于相干瑞利干涉技术的高光纤长度分辨率的光纤振动传感系统经过特殊信号处理而成。采用该高光纤长度分辨率的光纤振动传感系统可以更加细分光纤的传感单元，在同样的光纤长度上相当于增加了传感器的个数。监控主机10控制一个或者多个光纤传感探头2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤传感的声波监控系统，所述声波监控系统包括监控主机，其特征在于，所述声波监控系统还包括用于监控声波的全光网络，用于控制所述全光网络的监控主机和全光网络彼此连接，所述全光网络包括彼此串联的多个光纤传感探头，所述多个光纤传感探头分别布置在各个进行声波监控的区域和噪声源区域内，且所述多个光纤传感探头中的所有的光纤传感探头均包括至少一个光纤传感探头模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感的声波监控系统，所述声波监控系统包括监控主机，其特征在于，所述声波监控系统还包括用于监控声波的全光网络，用于控制所述全光网络的监控主机和全光网络彼此连接，所述全光网络包括彼此串联的多个光纤传感探头，所述多个光纤传感探头分别布置在各个进行声波监控的区域和噪声源区域内，且所述多个光纤传感探头中的所有的光纤传感探头均包括至少一个光纤传感探头模块。2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的声波监控系统，其特征在于，所述多个光纤传感探头包括用于提取噪声样本的至少一个除噪光纤传感探头和用于声波监控的至少一个声波光纤传感探头，所述至少一个除噪光纤传感探头中所有的除噪光纤传感探头均布置在所述噪声源区域内，所述至少一个声波光纤传感探头中所有的声波光纤传感探头均设置在所述各个进行声波监控的区域内。3.根据权利要求2所述的基于光纤传感的声波监控系统，其特征在于，所述各个进行声波监控的区域均串联有所述至少一个除噪光纤传感探头。4.根据权利要求3所述的基于光纤传感的声波监控系统，其特征在于，所述多个光纤传感探头中相邻的光纤传感探头彼此间隔一距离设置。5.根据权利要求4所述的基于光纤传感的声波监控系统，其特征在于，所述各个进行声波监控的区域中不同的声波监控区域之间通过所述光纤传感探头的彼此串联以实现连接。6.根据权利要求3所述的基于光纤传感的声波监控系统，其特征在于，所述至少一个光纤传感探头模块中的每一个光纤传感探头模块包括弹性圆柱体和多匝光纤，所述多匝光纤均缠绕在所述弹性圆柱体上。7.根据权利要求6所述的基于光纤传感的声波监控系统，其特征在于，所述至少一个光纤传感探头模块为彼此串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金权，焦书浩，王飞，刘素杰，李刚，杨依光，厉宇，王赢，杨文明，郭戈，赵锋，赵岩，王磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气管道局，中国石油天然气管道通信电力工程总公司，
类型：发明
国别省市：北京,11