分布式光纤的传感系统技术方案

本申请提供了一种分布式光纤的传感系统，该系统包括：温度监测子系统，用于监测分布式光纤的温度，得到温度信号；振动监测子系统，用于监测分布式光纤的振动，得到振动信号；处理器，与温度监测子系统和振动监测子系统通信连接，用于根据温度信号和振动信号确定告警信息，告警信息包括温度异常的位置区域和振动发生的位置区域。该传感系统通过温度监测子系统和振动监测子系统分别监测分布式光纤的温度和振动，处理器根据监测的温度信号和振动信号确定温度异常和振动发生的位置，从而发出告警信息，降低了告警误报率，两个定位位置互相验证，提高了定位精度，解决了分布式光纤检测系统的误报率高且定位误差大的问题。统的误报率高且定位误差大的问题。统的误报率高且定位误差大的问题。

【技术实现步骤摘要】
分布式光纤的传感系统


[0001]本申请涉及分布式光纤传感领域，具体而言，涉及一种分布式光纤的传感系统。

技术介绍

[0002]光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而迅速发展起来的一种崭新的传感技术。在光纤通信系统中，光纤作为远距离传输光波信号的媒质，人们很快发现，通信质量易受干扰的一个原因是光纤对外界环境因素十分敏感，如温度、压力等环境条件的变化将引起光波参量，如强度、相位、频率、偏振态等的变化。这一现象启发人们提出了光纤传感的概念。如果能测出光波参量的变化，就可以解调出导致这些光波参量变化的温度、压力等物理量的大小。
[0003]由于光纤本身的诸多优点：如工作频带宽、动态范围大、适合于遥测遥控、长距离低损耗、易弯曲、体积小、重量轻、成本低、防水、防火、防爆、耐腐蚀、本质绝缘、抗电磁干扰、抗辐射性能好、对被测环境影响小等等。这使光纤传感技术能够应用到传统传感方法极难或不能测量的场合，特别是航空航天、航海、石油化工、电力工业、核工业、医疗器械、科学研究等

[0004]分布式传感技术除了具有光纤传感器的优点外，还有多参量、大容量、高分辨率、长距离、便于构成智能型网络等独特的优越性。它集传感和传输于一体，能实现远距离的测量与监控，仅经过一次的测定就可以获得整个光纤区域的一维情况分布图，无需构成回路；只用一套系统便可实现在一个长达数公里甚至几十公里的传感器光纤环路上获得大量相对连续的数据信息。
[0005]但是，现有的分布式光纤检测系统的误报率较高，定位误差较大。
[0006]在
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部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
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的理解，因此，
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中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

[0007]本申请的主要目的在于提供一种分布式光纤的传感系统，以解决现有技术中分布式光纤检测系统的误报率高且定位误差大的问题。
[0008]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种分布式光纤的传感系统，包括：温度监测子系统，用于监测分布式光纤的温度，得到温度信号；振动监测子系统，用于监测所述分布式光纤的振动，得到振动信号；处理器，与所述温度监测子系统和所述振动监测子系统通信连接，用于根据所述温度信号和所述振动信号确定告警信息，所述告警信息包括温度异常的位置区域和振动发生的位置区域。
[0009]可选地，所述分布式光纤包括多模光纤，所述温度监测子系统包括：第一激光光源；波分复用器，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口与所述第一激光光源连接，所述第二端口与所述多模光纤连接，用于将所述第一激光光源发出的光传
输至所述多模光纤，并接收从所述多模光纤返回的斯托克斯光和反斯托克斯光；第一光电探测器，与所述第三端口和所述第四端口连接，用于将所述第三端口输出的斯托克斯光转换为第一温度信号，将所述第四端口输出的反斯托克斯光转换为第二温度信号。
[0010]可选地，所述分布式光纤还包括第一单模光纤、第二单模光纤和第三单模光纤，所述振动监测子系统包括：第二激光光源；第一耦合器，包括第五端口、第六端口和第七端口，所述第五端口与所述第二激光光源连接；第二耦合器，包括第八端口、第九端口、第十端口和第十一端口，所述第八端口与所述第六端口连接，所述第九端口与所述第一单模光纤的一端连接，所述第十端口与所述第二单模光纤的一端连接；第三耦合器，包括第十二端口、第十三端口和第十四端口，所述第十二端口与所述第七端口连接，所述第十三端口与所述第三单模光纤的一端连接；第四耦合器，包括第十五端口、第十六端口和第十七端口，所述第十五端口与所述第一单模光纤的另一端连接，所述第十六端口与所述第二单模光纤的另一端连接，所述第十七端口与所述第三单模光纤的另一端连接；第二光电探测器，与所述第十一端口连接，用于将所述第十一端口输出的光信号转换为第一振动信号；第三光电探测器，与所述第十四端口连接，用于将所述第十四端口输出的光信号转换为第二振动信号。
[0011]可选地，所述传感系统还包括：数据采集器，与所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述第三光电探测器和所述处理器连接，用于将所述第一温度信号、所述第二温度信号、所述第一振动信号和所述第二振动信号传输至所述处理器。
[0012]可选地，所述第一激光光源为脉冲光源，所述脉冲光源发出的脉冲光的中心波长1550nm，所述脉冲光的平均功率为2mW，所述脉冲光的频率10kHz。
[0013]可选地，所述波分复用器的中心波长包括1450nm、1550nm和1660nm。
[0014]可选地，所述第一光电探测器的中心波长为1550nm，所述第一光电探测器为铟砷化镓-雪崩二极管。
[0015]可选地，所述第二激光光源的中心波长为1550nm，所述第二激光光源的线宽小于5000Hz。
[0016]可选地，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器和所述第四耦合器为3dB耦合器，所述3dB耦合器的偏振相关损耗小于0.02dB，所述3dB耦合器的回波损耗大于50dB。
[0017]可选地，所述第二光电探测器与第三光电探测器为PIN场效应晶体管，所述PIN场效应晶体管的放大倍数为1～2000，所述PIN场效应晶体管的带宽为1MHZ。
[0018]在本专利技术实施例中，上述分布式光纤的传感系统中，温度监测子系统用于监测分布式光纤的温度，得到温度信号，振动监测子系统用于监测分布式光纤的振动，得到振动信号，处理器与温度监测子系统和振动监测子系统连接，处理器用于根据温度信号和振动信号确定告警信息，告警信息包括温度异常和振动发生的位置。上述传感系统通过温度监测子系统和振动监测子系统分别监测分布式光纤的温度和振动，处理器根据监测的温度信号和振动信号确定温度异常和振动发生的位置，从而发出告警信息，即通过同时监测温度和振动两个指标，大大降低了告警误报率，并且两个定位位置互相验证，提高了定位精度，解决了分布式光纤检测系统的误报率高且定位误差大的问题。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了根据本申请的一种实施例的分布式光纤的传感系统的示意图。
[0021]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0022]01、多模光纤；02、第一单模光纤；03、第二单模光纤；04、第三单模光纤；10、温度监测子系统；11、第一激光光源；12、波分复用器；121、第一端口；122、第二端口；123、第三端口；124、第四端口；13、第一光电探测器；20、振动监测子系统；21、第二激光光源；22、第一耦合器；221、第五端口；222、第六端口；223、第七端口；23、第二耦合器；231、第八端口；232、第九端口；233、第十端口；234、第十一端口；24、第三耦合器；241、第十二端口；2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤的传感系统，其特征在于，包括：温度监测子系统，用于监测分布式光纤的温度，得到温度信号；振动监测子系统，用于监测所述分布式光纤的振动，得到振动信号；处理器，与所述温度监测子系统和所述振动监测子系统通信连接，用于根据所述温度信号和所述振动信号确定告警信息，所述告警信息包括温度异常的位置区域和振动发生的位置区域。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分布式光纤包括多模光纤，所述温度监测子系统包括：第一激光光源；波分复用器，包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口与所述第一激光光源连接，所述第二端口与所述多模光纤连接，用于将所述第一激光光源发出的光传输至所述多模光纤，并接收从所述多模光纤返回的斯托克斯光和反斯托克斯光；第一光电探测器，与所述第三端口和所述第四端口连接，用于将所述第三端口输出的斯托克斯光转换为第一温度信号，将所述第四端口输出的反斯托克斯光转换为第二温度信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分布式光纤还包括第一单模光纤、第二单模光纤和第三单模光纤，所述振动监测子系统包括：第二激光光源；第一耦合器，包括第五端口、第六端口和第七端口，所述第五端口与所述第二激光光源连接；第二耦合器，包括第八端口、第九端口、第十端口和第十一端口，所述第八端口与所述第六端口连接，所述第九端口与所述第一单模光纤的一端连接，所述第十端口与所述第二单模光纤的一端连接；第三耦合器，包括第十二端口、第十三端口和第十四端口，所述第十二端口与所述第七端口连接，所述第十三端口与所述第三单模光纤的一端连接；第四耦合器，包括第十五端口、第十六端口和第十七端口，所述第十五端口与所述第一单模光纤的另一端连接，所述第十六端口与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗方伟，魏鹏，孙文勇，赵建辉，李墨松，张炜，孙秉才，
申请(专利权)人：中国石油集团安全环保技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：