基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统技术方案

本发明专利技术涉及光纤传感系统，更具体地，涉及基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，包括有第一脉冲发生器，第一脉冲发生器输出端与第一光源、反相器和第一数据采集模块连接；反相器连接有第二脉冲发生器，第二脉冲发生器连接有第二光源，第一光源和第二光源通过光耦合器与光环行器的第一端口连接，光环行器连接有传感光纤，光环行器将散射光通过第三端口传输到光波分复用器；所述光波分复用器通过检偏器与光电探测器连接，光电探测器与第一数据采集模块连接。本发明专利技术具有更高的振动传感灵敏度，同时具有较高的系统稳定性。

Polarization state optical fiber vibration sensing system based on time division multiplexing

The present invention relates to an optical fiber sensing system, more specifically, to a polarized optical fiber vibration sensing system based on time division multiplexing, including a first pulse generator, the output end of the first pulse generator connected with the first light source, the inverter and the first data acquisition module, and the inverter connected with a second pulse generator and the second pulse generator. The generator is connected with a second light source, the first light source and the second light source are connected with the first port of the optical circulator through the optical coupler, the optical circulator is connected with the sensing fiber, and the optical circulator transmits the scattered light to the optical wavelength division multiplexer through the third port; the optical wavelength division multiplexer is connected with the photoelectric detector through a polarizer, and the photoelectric detector is used for photoelectric detection. The tester is connected with the first data acquisition module. The invention has higher vibration sensing sensitivity and higher system stability.

【技术实现步骤摘要】
基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统
本专利技术涉及光纤传感系统，更具体地，涉及基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统。
技术介绍
基于POTDR传感技术的光纤振动传感系统是通过检测光纤中偏振态变化来达到分布式光纤传感目的的一种新型传感器，由于其能够检测出微弱的应力变化，具有广泛的应用前景。随着城市高压线缆从空中向地下铺设工程的实施，目前城市输电线路基本采用地下隧道的形式运输电力。对城市输电网络进行安全健康监测、及时发现故障、确保社会的正常运行越来越重要。但是电缆隧道现场环境十分恶劣，常规安防报警设备完全无法应用。现场环境状况：1)地下电缆沟长时间使用后，容易积水、积淤泥，常规电子设备无法在如此恶劣的环境内长期工作；2)电缆隧道内无220VAC供电电源，常规电子设备无法供电，且由于地下电缆沟内环境恶劣，长距离220VAC供电也容易引起漏电危险。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，具有更高的振动感灵敏度，同时具有较高的系统稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，其中，包括有第一脉冲发生器，第一脉冲发生器输出端与第一光源、反相器和第一数据采集模块连接；反相器连接有第二脉冲发生器，第二脉冲发生器连接有第二光源，第一光源和第二光源通过光耦合器与光环行器的第一端口连接，光环行器连接有传感光纤，光环行器将散射光通过第三端口传输到光波分复用器；所述光波分复用器通过检偏器与光电探测器连接，光电探测器与第一数据采集模块连接。本专利技术中，包括有第一脉冲发生器，第一脉冲发生器的输出口连接第一光源的输入端口、反相器的输出端口以及第一数据采集模块的触发端口，反相器的输出端口与第二脉冲发生器的触发端口相连，第二脉冲发生器的输出端口连接第二光源的输入端口，第一光源的输出端口与光耦合器的第一输入端口以单模光纤相连。第二脉冲发生器连接有第二光源，第二光源的输出端口与光耦合器的第二输入端口以单模光纤相连。反相器用于将第一脉冲发生器发来的脉冲信号的相位反转180度，使得输入所述第一光源与第二光源的脉冲光信号的相位相差180度，降低了光纤耦合连接端面被叠加的光脉冲打坏的风险，提高了光纤传感系统中各光纤耦合连接部位的可靠性。光耦合器用于将第一光源和第二光源的将两个脉冲光信号耦合到一根光纤中，光耦合器与光环行器的第一端口连接。光波分复用器通过检偏器与光电探测器连接，同时光电探测器与第一数据采集模块连接。在第一脉冲发生器发出脉冲信号的同时，第一数据采集模块开始采集数据。在一个实施方式中，光环行器通过端口连接有传感光纤，光环行器将脉冲光发向传感光纤，并将收到的瑞利散射光发向光波分复用器。光环行器通过端口连接有传感光纤，传感光纤用于对光纤受到的应力影响与温度影响并传输前向脉冲光与后向散射光，光环行器将收到的瑞利散射光发向分光器。优选地，传感光纤为单模光纤，传感光纤在光纤末端设有斜断面或在光纤末端连接有暴露于空气的APC端面的连接器插芯，用于降低光在光纤断面的反射。在一个实施方式中，检偏器为双偏振态检偏器，双偏振态检偏器连接有两个光电探测器。双偏振态检偏器用于检测光的两个不同偏振态并分别发向两个不同的光电探测器，光电探测器将将光信号转化为电信号，供数据采集模块采集数据，可以获得相较于单一偏振态检偏更为稳定的振动传感灵敏度。优选地，光波分复用器分别连接有第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器；第一双偏振态检偏器通过光电探测器与第一数据采集模块连接；第二双偏振态检偏器通过光电探测器连接有第二数据采集模块，第二数据采集模块与第二脉冲发生器连接。双偏振态检偏器设有两个，第一双偏振态检偏器和第二双偏振态检偏器均与光波分复用器连接，第一双偏振态检偏器通过光电探测器与第一数据采集模块连接，用于对第一光源出射脉冲光在传感光纤中产生瑞利散射信号抵达时间计时，用于检测振动发生的距离或传感用单模光纤断纤发生的距离。第二双偏振态检偏器通过光电探测器连接有第二数据采集模块，同时第二数据采集模块与第二脉冲发生器连接，第二脉冲发生器发出脉冲时触发第二数据采集模块，第二数据采集模块开始进行数据采集。优选地，双偏振态检偏器的两个待检偏振态夹角为45度。优选地，反相器与第二数据采集模块的触发端口连接，对超过阈值的瑞利散射信号抵达时间计时，用于检测振动发生的距离或传感用单模光纤断纤发生的距离。优选地，第一光源和第二光源为窄带光源，且为半导体激光器，反相器为CMOS反相器。CMOS反相器具有更小的漏电电流，功耗更低。本专利技术与现有技术相比，采用两束不同波长的光复用到传感光纤中，在针对部分形态的光进行某个夹角的双偏振态检偏时存在仍然效果不好的问题时具有一定弥补作用。同时两束波长完全不同且时序互补的脉冲光耦合在同一光纤中分时探测振动事件，使得两束脉冲光不在光纤内叠加，避免叠加产生过大的瞬时光功率，在保证传感距离的同时防止了光纤耦合端面被打坏的风险发生。附图说明图1是本专利技术系统结构示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。实施例1：如图1所示，本专利技术提供基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，通过第一脉冲发生器11发射脉冲信号到第一光源41和第一数据采集模块31以及反相器2。第一光源41将脉冲信号转化为脉冲光并发向光耦合器5，第一数据采集模块31接收到脉冲信号后动作，开始数据采集。第一脉冲发生器11用于向第一光源41、反相器2和第一数据采集模块31发出脉宽为W脉冲，脉冲的占空比小于0.5。反相器2的输出端口与第二脉冲发生器12的触发端口相连，第二脉冲发生器12的输出端口连接第二光源42的输入端口，第二光源42将脉冲信号转化为脉冲光并发向光耦合器5。反相器2用于将第一脉冲发生器11发来的脉冲信号的相位反转180度，使得输入所述第一光源41与第二光源42的脉冲光信号的相位相差180度。光耦合器5用于将第一光源41和第二光源42的将两个脉冲光信号耦合到一根光纤中，光耦合器5与光环行器6的第一端口连接。两个脉冲光信号被耦合在同一光纤中时，为时分复用同一根光纤资源。当两个脉冲光信号为了具有更远的探测距离采用最大功率时，由于时分复用，其脉冲光信号的能量不被叠加产生超出光纤链路的耦合部位无法承受的高能量光脉冲。降低了光纤耦合连接端面被叠加的光脉冲打坏的风险，提高了光纤传感系统中各光纤耦合连接部位的可靠性。如图1所示，光耦合器5的输出端口与光环行器6的第一端口相连，光环行器6的第二端口与传感光纤相连，传感光纤用于传感光纤受到的应力影响并传输前向脉冲光与后向散射光，光环行器6的第三端口与光波分复用器7的输入端口以单模光纤相连。光环行器6用于将其第一端口收到的脉冲光送至第二端口发向传感光纤，并将第二端口收到的瑞利散射光送至第三端口发向光波分复用器7。光环行器6为三端口光环行器6，其光环行走向为第一端口至第二端口至第三端口。本实施例中，检偏器为双偏振态检偏器，双偏振态检偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，包括有第一脉冲发生器，所述第一脉冲发生器输出端与第一光源、反相器和第一数据采集模块连接；所述反相器连接有第二脉冲发生器，所述第二脉冲发生器连接有第二光源，第一光源和第二光源通过光耦合器与光环行器的第一端口连接，光环行器连接有传感光纤，光环行器将散射光通过第三端口传输到光波分复用器；所述光波分复用器通过检偏器与光电探测器连接，所述光电探测器与第一数据采集模块连接。

【技术特征摘要】
1.基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，包括有第一脉冲发生器，所述第一脉冲发生器输出端与第一光源、反相器和第一数据采集模块连接；所述反相器连接有第二脉冲发生器，所述第二脉冲发生器连接有第二光源，第一光源和第二光源通过光耦合器与光环行器的第一端口连接，光环行器连接有传感光纤，光环行器将散射光通过第三端口传输到光波分复用器；所述光波分复用器通过检偏器与光电探测器连接，所述光电探测器与第一数据采集模块连接。2.根据权利要求1所述的基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，光环行器通过第二端口连接有传感光纤，光环行器将脉冲光发向传感光纤，并将收到的瑞利散射光发向光波分复用器。3.根据权利要求2所述的基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，传感光纤为单模光纤，传感光纤在光纤末端设有斜断面或在光纤末端连接有暴露于空气的APC端面的连接器插芯，用于降低光在光纤断面的反射。4.根据权利要求1所述的基于时分复用的偏振态光纤振动传感系统，其特征在于，所述检偏器为双偏振态检偏器，所述双偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾强，李锡熙，李伟德，龙葵，尚晋，蓝海森，李纳新，陈少峰，刘嘉威，李仕良，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44