振动信号检测系统及其装配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种振动信号检测系统及其装配方法，属于振动信号检测领域。系统包括：窄线宽激光器、前置放大器和光电探测器，以及位于前置放大器和光电探测器之间的级联的至少两个光纤滤波器，窄线宽激光器与前置放大器连接，至少两个光纤滤波器的带宽相等，且为x，窄线宽激光器能够产生连续激光；至少两个光纤滤波器的通带存在重合部分，且重合部分的带宽y满足：n≤y＜x；其中，n为窄线宽激光器的线宽，窄线宽激光器的线宽在重合部分的通带范围内。本发明专利技术解决了现有技术中通过光纤滤波器的ASE噪声较大，降低了信号的信噪比的问题，提高了信号的信噪比。本发明专利技术用于振动信号的检测。

Vibration signal detection system and its assembly method

The invention discloses a vibration signal detection system and an assembly method thereof, belonging to the field of vibration signal detection. The system consists of a narrow line width laser, a preamplifier and a photodetector, and at least two fiber filters cascaded between a preamplifier and a photodetector. A narrow line width laser is connected to a preamplifier, and at least two optical filters have equal bandwidth, and a x, a narrow line width laser can produce a connection. Continuous laser; the passband of at least two fiber filters has the overlap part, and the bandwidth y of the overlapped part satisfies: n < y < x; in which, n is the line width of the narrow line width laser, and the line width of the narrow line width laser is within the band range of the overlapped part. The invention solves the problem that the ASE noise of the optical fiber filter is larger in the prior art, and reduces the signal to noise ratio of the signal, and improves the signal-to-noise ratio of the signal. The invention is used for detection of vibration signals.

【技术实现步骤摘要】
振动信号检测系统及其装配方法
本专利技术涉及振动信号检测领域，特别涉及一种振动信号检测系统及其装配方法。
技术介绍
相位敏感光时域反射(英文：phase-sensitiveopticaltime-domainreflectometer；简称：Φ-OTDR)技术又被称为基于相干瑞利散射的光时域反射技术，该技术可以利用窄线宽连续激光在传感光纤中发出的后向瑞利散射光信号，检测光纤周围振动信号，由于基于Φ-OTDR技术的光纤振动检测系统具有定位精度高、灵敏度高的特点，被广泛应用于围栏入侵检测、长输油气管道检测、边界安防等领域。相关技术中，基于Φ-OTDR技术的光纤振动检测系统一般包括：窄线宽激光器、声光调制器、光纤环形器、前置放大器、光纤滤波器和光电探测器，因为随着检测距离的延长，后向瑞利散射光信号会变弱，光电探测器接收到的后向瑞利散射光信号微弱，导致对振动信号的检测困难，所以通常在光纤环形器的端口设置前置放大器(一般采用两级掺铒光纤放大器)，通过前置放大器提高检测信号的强度，再在前置放大器和光电探测器之间连接光纤滤波器，用来滤除前置放大器放大后向瑞利散射光信号的过程中产生的自发受激辐射(英文：AmplifiedSpontaneousEmission；简称：ASE)噪声。但是，由于光纤滤波器的带宽(一般在50千兆赫兹至100千兆赫兹)远大于窄线宽激光器的线宽(一般小于3千赫兹)，在使得激光脉冲发出的后向瑞利散射光信号通过光纤滤波器的同时，也会使得前置放大器放大后向瑞利散射光信号时产生的处于光纤滤波器的通带范围内的ASE噪声通过，导致通过光纤滤波器的ASE噪声较大，降低了信号的信噪比(英文：SIGNAL-NOISERATIO；简称：SNR)。
技术实现思路
为了解决现有技术中通过光纤滤波器的ASE噪声较大，降低了信号的信噪比的问题，本专利技术实施例提供了一种振动信号检测系统及其装配方法。所述技术方案如下：一方面，提供了一种振动信号检测系统，包括：窄线宽激光器、前置放大器和光电探测器，以及位于所述前置放大器和所述光电探测器之间的级联的至少两个光纤滤波器，所述窄线宽激光器与所述前置放大器连接，所述至少两个光纤滤波器的带宽相等，且为x，所述窄线宽激光器能够产生连续激光；所述至少两个光纤滤波器的通带存在重合部分，且所述重合部分的带宽y满足：n≤y＜x；其中，所述n为所述窄线宽激光器的线宽，所述窄线宽激光器的线宽在所述重合部分的通带范围内。可选的，所述系统还包括：依次连接在所述窄线宽激光器和所述前置放大器之间的声光调制器、功率放大器和第一光纤环形器。可选的，所述至少两个光纤滤波器包括：一个中心波长固定的光纤滤波器和至少一个中心波长可调的光纤滤波器。可选的，所述一个中心波长固定的光纤滤波器的中心波长与所述连续激光的中心波长相等。可选的，所述至少两个光纤滤波器包括至少两个光纤光栅滤波器。可选的，所述系统还包括：至少两个第二光纤环形器，所述至少两个光纤光栅滤波器与所述至少两个第二光纤环形器的个数相等且一一对应连接。可选的，所述至少两个光纤滤波器中所有的光纤滤波器均为中心波长可调的光纤滤波器。可选的，所述x为50千兆赫兹。可选的，所述至少两个光纤滤波器中每个光纤滤波器为带通型光纤滤波器。可选的，所述连续激光的中心波长为1550纳米；所述窄线宽激光器的线宽小于3千赫兹。可选的，所述系统还包括：与所述第一光纤环形器连接的传感光纤。另一方面，提供了一种振动信号检测系统装配方法，包括：提供窄线宽激光器、前置放大器和光电探测器；提供至少两个光纤滤波器，所述至少两个光纤滤波器包括：第一光纤滤波器和第二光纤滤波器，所述窄线宽激光器的线宽在第一光纤滤波器的通带范围内，所述至少两个光纤滤波器的带宽相等，且为x；将所述窄线宽激光器与所述前置放大器连接；将所述至少两个光纤滤波器级联在所述前置放大器和所述光电探测器之间，调整所述至少两个光纤滤波器中至少一个光纤滤波器的中心波长，使得所述至少两个光纤滤波器的通带存在重合部分，且所述重合部分的带宽y满足：n≤y＜x；其中，所述n为所述窄线宽激光器的线宽。可选的，所述将所述窄线宽激光器与所述前置放大器连接，包括：将所述窄线宽激光器通过依次连接的声光调制器、功率放大器和第一光纤环形器连接所述前置放大器。可选的，所述至少两个光纤滤波器包括：一个中心波长固定的光纤滤波器和至少一个中心波长可调的光纤滤波器，所述调整所述至少两个光纤滤波器中至少一个光纤滤波器的中心波长，包括：调整所述至少一个中心波长可调的光纤滤波器的中心波长。可选的，所述至少两个光纤滤波器中所有的光纤滤波器均为中心波长可调的光纤滤波器，所述调整所述至少两个光纤滤波器中至少一个光纤滤波器的中心波长，包括：调整所述至少两个光纤滤波器中每个光纤滤波器的中心波长。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的振动信号检测系统及其装配方法，通过至少两个光纤滤波器级联，将该至少两个光纤滤波器的通带的重合部分作为级联的光纤滤波器的通带，与单个光纤滤波器相比，减小了通带的带宽，在使得激光脉冲发出的后向瑞利散射光信号通过级联的光纤滤波器的通带的同时，滤除了处于级联的光纤滤波器的通带范围之外的前置放大器产生的ASE噪声，当通过级联的光纤滤波器的噪声减小时，相应的，噪声的电压有效值也减小，从而提高了信号的信噪比。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-1是本专利技术实施例提供的一种振动信号检测系统的结构示意图；图1-2是本专利技术实施例提供的窄线宽激光器的线宽的示意图；图2-1是本专利技术实施例提供的一种窄线宽激光器的线宽与光纤滤波器的通带的关系示意图；图2-2是本专利技术实施例提供的另一种窄线宽激光器的线宽与光纤滤波器的通带的关系示意图；图2-3是本专利技术实施例提供的另一种振动信号检测系统的结构示意图；图2-4是本专利技术实施例提供的一种窄线宽激光器的线宽与光纤光栅滤波器的通带的关系示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种振动信号检测系统装配方法的流程图。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。本专利技术实施例提供了一种振动信号检测系统，如图1-1所示，包括：窄线宽激光器101、前置放大器102和光电探测器103，以及位于前置放大器102和光电探测器103之间的级联的至少两个光纤滤波器104，窄线宽激光器101与前置放大器102连接，该至少两个光纤滤波器104的带宽相等，且为x，该窄线宽激光器101能够产生连续激光。该连续激光可以指的是1秒内输出的在10的6次方以上的激光。该至少两个光纤滤波器104的通带存在重合部分，且重合部分的带宽y满足：n≤y＜x；其中，n为窄线宽激光器101的线宽，该窄线宽激光器101的线宽在重合部分的通带范围内。需要说明的是，光纤滤波器的通带指的是能让信号通过的频率通带，光纤滤波器的带宽指的是光纤滤波器的通带的宽度，也即是通带的频率范围差；窄线宽激光器的线宽指的是窄线宽激光器产生的激光的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动信号检测系统，其特征在于，包括：窄线宽激光器、前置放大器和光电探测器，以及位于所述前置放大器和所述光电探测器之间的级联的至少两个光纤滤波器，所述窄线宽激光器与所述前置放大器连接，所述至少两个光纤滤波器的带宽相等，且为x，所述窄线宽激光器能够产生连续激光；所述至少两个光纤滤波器的通带存在重合部分，且所述重合部分的带宽y满足：n≤y＜x；其中，所述n为所述窄线宽激光器的线宽，所述窄线宽激光器的线宽在所述重合部分的通带范围内。

【技术特征摘要】
1.一种振动信号检测系统，其特征在于，包括：窄线宽激光器、前置放大器和光电探测器，以及位于所述前置放大器和所述光电探测器之间的级联的至少两个光纤滤波器，所述窄线宽激光器与所述前置放大器连接，所述至少两个光纤滤波器的带宽相等，且为x，所述窄线宽激光器能够产生连续激光；所述至少两个光纤滤波器的通带存在重合部分，且所述重合部分的带宽y满足：n≤y＜x；其中，所述n为所述窄线宽激光器的线宽，所述窄线宽激光器的线宽在所述重合部分的通带范围内。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：依次连接在所述窄线宽激光器和所述前置放大器之间的声光调制器、功率放大器和第一光纤环形器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少两个光纤滤波器包括：一个中心波长固定的光纤滤波器和至少一个中心波长可调的光纤滤波器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述一个中心波长固定的光纤滤波器的中心波长与所述连续激光的中心波长相等。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少两个光纤滤波器包括至少两个光纤光栅滤波器。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：至少两个第二光纤环形器，所述至少两个光纤光栅滤波器与所述至少两个第二光纤环形器的个数相等且一一对应连接。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少两个光纤滤波器中所有的光纤滤波器均为中心波长可调的光纤滤波器。8.根据权利要求1至7任一所述的系统，其特征在于，所述x为50千兆赫兹。9.根据权利要求1至7任一所述的系统，其特征在于，所述至少两个光纤滤波器中每个光纤滤波器为带通型光纤滤波器。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：田孝忠，谭东杰，邱红辉，刘路，王海明，孙巍，王雪莉，周琰，马云宾，蔡永军，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11