一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，包括激光源、AOM调制器、第一光放大及滤波器单元、环路器、传感光纤、第二光放大及滤波器单元、可调标距光学干涉仪、信号采集和处理模块、脉冲发生模块和PC机单元；其中可调标距光学干涉仪内串接多个串型延迟单元或者并接多个循环型延迟单元对光信号进行延迟。本发明专利技术使得干涉仪型的光纤分布式振动传感系统能够在线更改标距长度，以适应现场不同的测量需求。

An optical fiber distributed vibration sensor system with adjustable gauge length

【技术实现步骤摘要】
一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统
本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统。
技术介绍
光纤分布式振动传感系统(DAS)是一种以光纤为传感载体的探测系统，它具有检测距离长、安装简单、灵敏度高等优点，广泛应用于铁路交通、工程结构安全监测、油气管道运输的维护、地震监测、安防等领域。根据不同的结构和原理，光纤分布式振动传感系统可以分为不同种类，比如：基于幅度的相干瑞利散射DAS,干涉仪型DAS，双频DAS等等。其中，干涉仪型DAS是一种相位探测型的传感系统，和其他类型相比，干涉仪型DAS具有测量精度高、动态范围大、性价比高等优点，因此在行业内非常受重视。目前的干涉仪型DAS存在一个不足之处：无法在线更改传感器的标距长度(gaugelength)，也即是一旦该传感器安装好后只能在一个标距长度下工作。然而，实际生产应用中，常常需要改变长度以适应不同的需要，比如同时监测不同尺寸的物体运动情况，或待测对象发生变化。因此，现有技术还有待发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，旨在使得干涉仪型的光纤分布式振动传感系统能够在线更改标距长度，以适应现场不同的测量需求。为实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，其中，包括：激光源、AOM调制器、第一光放大及滤波器单元、环路器、传感光纤、第二光放大及滤波器单元、可调标距光学干涉仪、信号采集和处理模块、脉冲发生模块和PC机单元；所述AOM调制器与激光源、脉冲发生器模块、第一光放大及滤波器单元连接，所述环路器与第一光放大及滤波器单元、传感光纤、第二光放大及滤波器单元连接，所述可调标距光学干涉仪与第二光放大及滤波器单元连接，所述信号采集和处理模块与可调标距光学干涉仪、脉冲发生模块、PC机单元连接；所述激光源用于产生一定波长的光并输出至AOM调制器单元；所述AOM调制器单元对激光源输入的光进行调制以产生合适宽带的光脉冲信号输出至第一光放大及滤波器单元；所述第一光放大及滤波器单元对AOM调制器输入的光脉冲信号进行功率放大并且过滤掉被放大的自发辐射，然后输出至环路器；所述环路器将第一光放大及滤波器单元输入的激光传递至传感光纤中，并将传感光纤散射的光传递至第二光放大及滤波器单元；所述第二光放大及滤波器单元对环路器传递的散射的微弱光进行放大同时过滤掉被放大的自发辐射，然后输出至可调标距光学干涉仪；所述可调标距光学干涉仪内设置有多个延迟单元能根据配置在线设置不同的标距长度，并对第二光放大及滤波器单元输入的光信号进行相干后输出至信号采集和处理模块；所述信号采集和处理模块用于控制和配置脉冲发生模块和可调标距光学干涉仪，并对可调标距光学干涉仪干涉后的光信号进行光电转换、采集、和信号处理并输出至PC机单元；所述脉冲发生模块根据信号采集和处理模块的参数配置控制AOM调制器输出不同脉宽的光信号；所述PC机单元用于对信号采集和处理模块输出的数据进行算法处理，以及配置信号采集和处理模块。其中，所述可调标距光学干涉仪可以为串型光学干涉仪，包括：多个依次串接的串型延迟单元、第一耦合器、第二耦合器、开关控制单元，第一个串型延迟单元的输入端连接所述第一耦合器，最后一个串型延迟单元的输出端连接所述第二耦合器；所述开关控制单元的输入端连接信号采集和处理模块，输出端分别连接多个所述串型延迟单元并控制所述串型延迟单元，所述第一耦合器的输入端连接第二光放大及滤波器单元并输出至串型延迟单元，所述第二耦合器的输出端连接至信号采集和处理模块；每个所述串型延迟单元由多个光开关和一定长度的起延迟作用的延迟光纤串接组成。其中，每一串型延迟单元包括第一至第四光开关和第一延迟光纤，每一光开关均包括输入端、输出端及控制端；所述第一光开关的输入端连接上一串型延迟单元第一光开关的输出端，第一光开关的输出端连接下一串型延迟单元第一光开关的输入端，第一光开关的控制端连接开关控制单元；所述第二光开关的输入端连接上一串型延迟单元的第四光开关的输出端，第二光开关的输出端连接第一延迟光纤的输入端，第二光开关的控制端连接开关控制单元；所述第三光开关的输入端第一延迟光纤的输出端，第三光开关的输出端连接第四光开关的输出端，第三光开关的控制端连接开关控制单元；所述第四光开关的输入端连接上一串型延迟单元第四光开关的输出端，第四光开关的输出端连接下一串型延迟单元第四光开关的输入端，第四光开关的控制端连接开关控制单元。其中，所述可调标距光学干涉仪也可以为循环型光学干涉仪，包括：第三耦合器、第四耦合器、第五耦合器、定时控制单元及并接在一起的至少第一循环型延迟单元和第二循环型延迟单元；第三耦合器的输入端连接第二光放大及滤波器单元，第三耦合器的输出端连接第五耦合器、第一循环型延迟单元和第二循环型延迟单元的输入端；第四耦合器的输入端连接第一循环型延迟单元和第二循环型延迟单元的输出端，第四耦合器的输出端连接第五耦合器的输入端；第五耦合器的输出端连接信号采集和处理模块，定时控制单元的输入端连接信号采集和处理模块，定时控制单元的输出端连接多个所述循环型延迟单元并控制所述循环型延迟单元；每个所述循环型延迟单元由多个光开关、耦合器和一定长度的起延迟作用的延迟光纤并接组成。其中，第一循环型延迟单元包括第五至第七光开关、第六耦合器及第二延迟光纤，第二循环型延迟单元包括第八至第十光开关、第七耦合器及第三延迟光纤，每一光开关均包括输入端、输出端及控制端；所述第五光开关的输入端连接第三耦合器的输出端，第五光开关的输出端连接第六耦合器的输入端，第五光开关的控制端连接定时控制单元；所述第六耦合器的输入端连接第二延迟光纤的输出端，第六耦合器的输出端连接第六光开关、第七光开关的输入端；所述第六光开关的输出端连接第二延迟光纤的输入端，第六光开关的控制端连接定时控制单元；所述第七光开关的输出端连接第四耦合器的输入端，第七光开关的控制端连接定时控制单元；所述第八光开关的输入端连接第三耦合器的输出端，第八光开关的输出端连接第七耦合器的输入端，第八光开关的控制端连接定时控制单元；所述第七耦合器的输入端连接第三延迟光纤的输出端，第七耦合器的输出端连接第九光开关、第十光开关的输入端；所述第九光开关的输出端连接第三延迟光纤的输入端，第九光开关的控制端连接定时控制单元；所述第十光开关的输出端连接第四耦合器的输入端，第十光开关的控制端连接定时控制单元。本专利技术的可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，通过设置激光源、AOM调制器、第一光放大及滤波器单元、环路器、传感光纤、第二光放大及滤波器单元、可调标距光学干涉仪、信号采集和处理模块、脉冲发生模块和PC机单元构成振动传感系统，其中可调标距光学干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，包括：/n激光源、AOM调制器、第一光放大及滤波器单元、环路器、传感光纤、第二光放大及滤波器单元、可调标距光学干涉仪、信号采集和处理模块、脉冲发生模块和PC机单元；/n所述AOM调制器与激光源、脉冲发生器模块、第一光放大及滤波器单元连接，所述环路器与第一光放大及滤波器单元、传感光纤、第二光放大及滤波器单元连接，所述可调标距光学干涉仪与第二光放大及滤波器单元连接，所述信号采集和处理模块与可调标距光学干涉仪、脉冲发生模块、PC机单元连接；/n所述激光源用于产生一定波长的光并输出至AOM调制器单元；/n所述AOM调制器单元对激光源输入的光进行调制以产生合适宽带的光脉冲信号输出至第一光放大及滤波器单元；/n所述第一光放大及滤波器单元对AOM调制器输入的光脉冲信号进行功率放大并且过滤掉被放大的自发辐射，然后输出至环路器；/n所述环路器将第一光放大及滤波器单元输入的激光传递至传感光纤中，并将传感光纤散射的光传递至第二光放大及滤波器单元；/n所述第二光放大及滤波器单元对环路器传递的散射的微弱光进行放大同时过滤掉被放大的自发辐射，然后输出至可调标距光学干涉仪；/n所述可调标距光学干涉仪内设置有多个延迟单元能根据配置在线设置不同的标距长度，并对第二光放大及滤波器单元输入的光信号进行相干后输出至信号采集和处理模块；/n所述信号采集和处理模块用于控制和配置脉冲发生模块和可调标距光学干涉仪，并对可调标距光学干涉仪干涉后的光信号进行光电转换、采集和信号处理并输出至PC机单元；/n所述脉冲发生模块根据信号采集和处理模块的参数配置控制AOM调制器输出不同脉宽的光信号；/n所述PC机单元用于对信号采集和处理模块输出的数据进行算法处理，以及配置信号采集和处理模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，包括：
激光源、AOM调制器、第一光放大及滤波器单元、环路器、传感光纤、第二光放大及滤波器单元、可调标距光学干涉仪、信号采集和处理模块、脉冲发生模块和PC机单元；
所述AOM调制器与激光源、脉冲发生器模块、第一光放大及滤波器单元连接，所述环路器与第一光放大及滤波器单元、传感光纤、第二光放大及滤波器单元连接，所述可调标距光学干涉仪与第二光放大及滤波器单元连接，所述信号采集和处理模块与可调标距光学干涉仪、脉冲发生模块、PC机单元连接；
所述激光源用于产生一定波长的光并输出至AOM调制器单元；
所述AOM调制器单元对激光源输入的光进行调制以产生合适宽带的光脉冲信号输出至第一光放大及滤波器单元；
所述第一光放大及滤波器单元对AOM调制器输入的光脉冲信号进行功率放大并且过滤掉被放大的自发辐射，然后输出至环路器；
所述环路器将第一光放大及滤波器单元输入的激光传递至传感光纤中，并将传感光纤散射的光传递至第二光放大及滤波器单元；
所述第二光放大及滤波器单元对环路器传递的散射的微弱光进行放大同时过滤掉被放大的自发辐射，然后输出至可调标距光学干涉仪；
所述可调标距光学干涉仪内设置有多个延迟单元能根据配置在线设置不同的标距长度，并对第二光放大及滤波器单元输入的光信号进行相干后输出至信号采集和处理模块；
所述信号采集和处理模块用于控制和配置脉冲发生模块和可调标距光学干涉仪，并对可调标距光学干涉仪干涉后的光信号进行光电转换、采集和信号处理并输出至PC机单元；
所述脉冲发生模块根据信号采集和处理模块的参数配置控制AOM调制器输出不同脉宽的光信号；
所述PC机单元用于对信号采集和处理模块输出的数据进行算法处理，以及配置信号采集和处理模块。


2.根据权利要求1所述的可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，所述可调标距光学干涉仪为串型光学干涉仪，包括：
多个依次串接的串型延迟单元、第一耦合器、第二耦合器、开关控制单元，第一个串型延迟单元的输入端连接所述第一耦合器，最后一个串型延迟单元的输出端连接所述第二耦合器；
所述开关控制单元的输入端连接信号采集和处理模块，输出端分别连接多个所述串型延迟单元并控制所述串型延迟单元，所述第一耦合器的输入端连接第二光放大及滤波器单元并输出至串型延迟单元，所述第二耦合器的输出端连接至信号采集和处理模块；
每个所述串型延迟单元由多个光开关和一定长度的起延迟作用的延迟光纤串接组成。


3.根据权利要求2所述的可调标距长度的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，每一串型延迟单元包括第一至第四光开关和第一延迟光纤，每一光开关均包括输入端、输出端及控制端；
所述第一光开关的输入端连接上一串型延迟单元第一光开关的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈跃华，杨迪，
申请(专利权)人：国兴汇金深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44