振动信号检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开一种振动信号检测系统及检测方法，属于振动检测领域。该系统包括：振动传感模块、N个激励信号放大模块和N+1个检测信号放大模块，振动传感模块、N个激励信号放大模块和N+1个检测信号放大模块通过传感光纤依次连接，且每两个相邻的检测信号放大模块之间具有一个激励信号放大模块；振动传感模块用于发射激励信号和检测信号；N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块用于对激励信号进行放大；N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块用于在激励信号的激励下对检测信号进行放大。本发明专利技术解决了振动信号检测系统难以实现远距离的振动信号检测的问题，延长了振动信号的检测距离。本发明专利技术用于振动信号检测。

Vibration signal detection system and detection method

The invention discloses a vibration signal detection system and a detection method, belonging to the field of vibration detection. The system includes the vibration sensing module, the N excitation signal amplification module and the N+1 detection signal amplification module. The vibration sensing module, the N excitation signal amplification module and the N+1 detection signal amplification module are connected by the sensing optical fiber in turn, and each two adjacent detection signals have an exciting signal amplification between the modules. Module; the vibration sensing module is used to transmit the excitation signal and the detection signal; each excitation signal amplification module in the N excitation signal amplification module is used to amplify the excitation signal; each detection signal amplification module in the N+1 detection signal amplification module is used to amplify the detection signal under the excitation signal signal. The invention solves the problem that the vibration signal detection system is difficult to realize the remote vibration signal detection, and extends the detection distance of the vibration signal. The invention is used for vibration signal detection.

【技术实现步骤摘要】
振动信号检测系统及检测方法
本专利技术涉及振动检测领域，特别涉及一种振动信号检测系统及检测方法。
技术介绍
在大型工程结构健康监测、输油管线保护、地质灾害预防等领域中，经常需要采用振动信号检测系统检测目标物体(例如输油管线)周围的振动信号。振动信号检测系统可以为基于相位敏感光时域反射(英文：Phase-sensitiveOpticalTime-DomainReflectometer；简称：Φ-OTDR)技术的振动信号检测系统，该系统具有定位精度高、灵敏度高的特点，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。其中，Φ-OTDR技术又称为基于相干瑞利散射的光时域反射技术，该技术利用光信号在传感光纤中的后向瑞利散射光信号检测目标物体周围的振动信号。相关技术中，基于Φ-OTDR技术的振动信号检测系统包括：振动检测设备和传感光纤，传感光纤沿目标物体铺设，且传感光纤的一端与振动检测设备连接，振动检测设备能够发射出检测光信号，检测光信号沿传感光纤传输，在检测光信号传输的过程中，当目标物体周围发生振动时，振动会导致检测光信号向后散射(也即是检测光信号反射)形成后向瑞利散射光信号，后向瑞利散射光信号沿传感光纤传输至振动检测设备，振动检测设备根据接收到的后向瑞利散射光信号的功率和发射出的检测光信号的功率，确定传感光纤周围的振动信号，并将传感光纤周围的振动信号作为目标物体周围的振动信号。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现相关技术至少存在以下问题：检测光信号和后向瑞利散射光信号在传输的过程中都存在能量损耗，并且检测距离越长能量损耗越大，导致振动信号检测系统难以实现远距离的振动信号检测。
技术实现思路
为了解决振动信号检测系统难以实现远距离的振动信号检测的问题，本专利技术提供一种振动信号检测系统及检测方法。所述技术方案如下：第一方面，提供一种振动信号检测系统，所述系统包括：振动传感模块、N个激励信号放大模块和N+1个检测信号放大模块，N≥1，所述振动传感模块、所述N个激励信号放大模块和所述N+1个检测信号放大模块通过传感光纤依次连接，且每两个相邻的所述检测信号放大模块之间具有一个所述激励信号放大模块；所述振动传感模块用于发射激励信号和检测信号，所述激励信号和所述检测信号能够沿所述传感光纤传输；所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块用于对传输至所述每个激励信号放大模块的激励信号进行放大；所述N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块用于在传输至所述每个检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至所述每个检测信号放大模块的检测信号进行放大；其中，放大前的所述检测信号和放大后的所述检测信号都用于检测所述传感光纤周围的振动信号。可选地，所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块包括：激励信号放大器，所述激励信号放大器通过传感光纤分别与所述每个激励信号放大模块两端的检测信号放大模块连接，所述激励信号放大器用于对通过所述激励信号放大器的激励信号进行放大。可选地，所述激励信号放大器为掺铥光纤放大器TDFA。可选地，所述激励信号和所述检测信号都为光信号，所述振动传感模块包括：激励单元和检测单元，所述激励单元和所述检测单元分别通过传感光纤与第一检测信号放大模块连接，所述第一检测信号放大模块为与所述振动传感模块连接的检测信号放大模块，所述激励单元用于发出所述激励信号，所述检测单元用于发出所述检测信号。可选地，所述振动传感模块还包括：波分复用器，所述波分复用器分别通过传感光纤与所述激励单元、所述检测单元和所述第一检测信号放大模块连接，所述波分复用器用于对经过所述波分复用器的所述激励信号和所述检测信号进行汇合得到汇合信号，使所述激励信号和所述检测信号能够沿同一根传感光纤传输。可选地，所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块还包括：第一波分复用器和第二波分复用器，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器通过传感光纤连接，所述第一波分复用器与靠近所述第一波分复用器的检测信号放大模块通过传感光纤连接，所述第二波分复用器与靠近所述第二波分复用器的检测信号放大模块通过传感光纤连接，所述激励信号放大器通过传感光纤分别与所述第一波分复用器和所述第二波分复用器连接；所述第一波分复用器用于对通过所述第一波分复用器的汇合信号进行分离得到激励信号和检测信号，所述激励信号通过传感光纤和所述激励信号放大器传输至所述第二波分复用器，所述检测信号通过传感光纤传输至所述第二波分复用器；所述激励信号放大器用于对通过所述激励信号放大器的激励信号进行放大；所述第二波分复用器用于对传输至所述第二波分复用器的激励信号和检测信号进行汇合得到汇合信号。可选地，所述N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块包括：检测信号放大器，所述检测信号放大器为掺铒光纤放大器EDFA。可选地，所述激励单元包括激励光源，所述激励光源为泵浦光源，所述检测单元包括环形器和检测光源，所述环形器与所述检测光源通过传感光纤连接。可选地，所述系统还包括：上位机，所述上位机与所述振动传感模块电连接，所述上位机用于控制所述振动传感模块发出激励信号和检测信号。可选地，N＝1。第二方面，提供一种振动信号检测方法，用于第一方面所述的振动信号检测系统，所述方法包括：控制振动传感模块发射激励信号和检测信号，所述激励信号和所述检测信号能够沿传感光纤传输；控制N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块对传输至所述每个激励信号放大模块的激励信号进行放大，控制N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块在传输至所述每个检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至所述每个检测信号放大模块的检测信号进行放大，N≥1；其中，放大前的所述检测信号和放大后的所述检测信号都用于检测所述传感光纤周围的振动信号。可选地，N＝1，控制N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块对传输至所述每个激励信号放大模块的激励信号进行放大，控制N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块在传输至所述每个检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至所述每个检测信号放大模块的检测信号进行放大，包括：控制第一检测信号放大模块在传输至所述第一检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至所述第一检测信号放大模块的检测信号进行放大，所述第一检测信号放大模块为与所述振动传感模块连接的检测信号放大模块；控制激励信号放大模块对传输至所述激励信号放大模块的激励信号进行放大，得到放大后的激励信号；控制第二检测信号放大模块在传输至所述第二检测信号放大模块的放大后的激励信号的激励下，对传输至所述第二检测信号放大模块的检测信号进行放大，所述第二检测信号放大模块为2个检测信号放大模块中除所述第一检测信号放大模块之外的检测信号放大模块。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提供的振动信号检测系统及检测方法，振动信号检测系统包括：振动传感模块、N个激励信号放大模块和N+1个检测信号放大模块，振动传感模块用于发射激励信号和检测信号；N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块用于对传输至每个激励信号放大模块的激励信号进行放大；N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块用于在传输至每个检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至每个检测信号放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动信号检测系统，其特征在于，所述系统包括：振动传感模块、N个激励信号放大模块和N+1个检测信号放大模块，N≥1，所述振动传感模块、所述N个激励信号放大模块和所述N+1个检测信号放大模块通过传感光纤依次连接，且每两个相邻的所述检测信号放大模块之间具有一个所述激励信号放大模块；所述振动传感模块用于发射激励信号和检测信号，所述激励信号和所述检测信号能够沿所述传感光纤传输；所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块用于对传输至所述每个激励信号放大模块的激励信号进行放大；所述N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块用于在传输至所述每个检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至所述每个检测信号放大模块的检测信号进行放大；其中，放大前的所述检测信号和放大后的所述检测信号都用于检测所述传感光纤周围的振动信号。

【技术特征摘要】
1.一种振动信号检测系统，其特征在于，所述系统包括：振动传感模块、N个激励信号放大模块和N+1个检测信号放大模块，N≥1，所述振动传感模块、所述N个激励信号放大模块和所述N+1个检测信号放大模块通过传感光纤依次连接，且每两个相邻的所述检测信号放大模块之间具有一个所述激励信号放大模块；所述振动传感模块用于发射激励信号和检测信号，所述激励信号和所述检测信号能够沿所述传感光纤传输；所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块用于对传输至所述每个激励信号放大模块的激励信号进行放大；所述N+1个检测信号放大模块中的每个检测信号放大模块用于在传输至所述每个检测信号放大模块的激励信号的激励下，对传输至所述每个检测信号放大模块的检测信号进行放大；其中，放大前的所述检测信号和放大后的所述检测信号都用于检测所述传感光纤周围的振动信号。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块包括：激励信号放大器，所述激励信号放大器通过传感光纤分别与所述每个激励信号放大模块两端的检测信号放大模块连接，所述激励信号放大器用于对通过所述激励信号放大器的激励信号进行放大。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激励信号放大器为掺铥光纤放大器TDFA。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激励信号和所述检测信号都为光信号，所述振动传感模块包括：激励单元和检测单元，所述激励单元和所述检测单元分别通过传感光纤与第一检测信号放大模块连接，所述第一检测信号放大模块为与所述振动传感模块连接的检测信号放大模块，所述激励单元用于发出所述激励信号，所述检测单元用于发出所述检测信号。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述振动传感模块还包括：波分复用器，所述波分复用器分别通过传感光纤与所述激励单元、所述检测单元和所述第一检测信号放大模块连接，所述波分复用器用于对经过所述波分复用器的所述激励信号和所述检测信号进行汇合得到汇合信号，使所述激励信号和所述检测信号能够沿同一根传感光纤传输。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述N个激励信号放大模块中的每个激励信号放大模块还包括：第一波分复用器和第二波分复用器，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器通过传感光纤连接，所述第一波分复用器与靠近所述第一波分复用器的检测信号放大模块通过传感光纤连接，所述第二波分复用器与靠近所述第二波分复用器的检测信号放大模块通过传感光纤连接，所述激励信号放大器通过传感光纤分别与所述第一波分复用器和所述第二波分复用器连接；所述第一波分复用器用于对通过所述第一波分复用器的汇合信号进行分离得到激励信号和检测信...

【专利技术属性】
技术研发人员：田孝忠，王雪莉，谭东杰，刘路，王海明，孙巍，邱红辉，周琰，蔡永军，孟佳，
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