一种光纤振动传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤振动传感装置包括窄线宽激光光源、第一光纤耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第二光纤耦合器、环形器和振动信号识别模块，窄线宽激光光源发出的激光被第一光纤耦合器平均分成两路，并分别输出至第一声光调制器和第二声光调制器进行移频调制得到脉冲信号，两个脉冲信号再输入至第二光纤耦合器合并为一个目标脉冲信号，目标脉冲信号通过环形器输出至测试光纤，并在测试光纤的每个位置经过瑞利散射形成光载波信号，进入振动信号识别模块进行信号解调和振动模式识别。由于两个脉冲信号之间存在差频，因此两个脉冲信号合并得到目标脉冲信号中携带较低频率的载波信号，从而降低了ADC采样率和信号解调时的数据处理量。调时的数据处理量。调时的数据处理量。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤振动传感装置


[0001]本专利技术涉及光纤传感器
，更具体的说，涉及一种光纤振动传感装置。

技术介绍

[0002]光纤振动传感器利用光纤本身作为传感器和信号传输的载体，通过检测光纤各部分后向散射干涉光的光强变化，实现对外部侵扰活动的检测，结合光时域反射技术可实现振动信号的准确定位。
[0003]然而，现有的光纤振动传感器的ADC(Analog
‑
to
‑
Digital Converter，模拟数据转换器)采样率过高，超过500MS/s，从而导致信号解调时的数据处理量较大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术公开一种光纤振动传感装置，以解决因光纤振动传感器的ADC采样率过高，导致信号解调时的数据处理量较大的问题。
[0005]一种光纤振动传感装置，包括：窄线宽激光光源、第一光纤耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第二光纤耦合器、环形器和振动信号识别模块；
[0006]所述窄线宽激光光源用于发出激光；
[0007]所述第一光纤耦合器的输入端与所述窄线宽激光光源的输出端连接，所述第一光纤耦合器的第一输出端与所述第一声光调制器的输入端连接，所述第一光纤耦合器的第二输出端与所述第二声光调制器的输入端连接，所述第一光纤耦合器用于将所述窄线宽激光光源发出的所述激光平均分成两路，并分别输出至所述第一声光调制器和所述第二声光调制器；
[0008]所述第一声光调制器的输出端连接所述第二光纤耦合器的第一输入端，所述第一声光调制器用于对所述第一光纤耦合器输出的一路激光进行移频调制得到第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输出至所述第二光纤耦合器的第一输入端；
[0009]所述第二声光调制器的输出端连接所述第二光纤耦合器的第二输入端，所述第二声光调制器用于对所述第一光纤耦合器输出的另一路激光进行移频调制得到第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号输出至所述第二光纤耦合器的第二输入端，其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号的移频保持固定的频率差，且所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号的脉冲重复率为所述频率差的预设倍数；
[0010]所述第二光纤耦合器的输出端与所述环形器连接，所述第二光纤耦合器用于将所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号合并为载波频率为所述第一声光调制器和所述第二声光调制器的调频频率差的目标脉冲信号，并将所述目标脉冲信号通过所述环形器输出至与所述环形器连接的测试光纤，使所述目标脉冲信号在所述测试光纤的每个位置经过瑞利散射形成光载波信号，并返回进入振动信号识别模块10，由所述振动信号识别模块10对所述光载波信号进行解调和振动模式识别。
[0011]可选的，所述振动信号识别模块包括：光电探测器、模拟数据转换器和个人计算机
PC；
[0012]所述光电探测器与所述环形器连接，用于接收所述目标脉冲信号在所述测试光纤的每个位置经过瑞利散射形成所述光载波信号，将所述光载波信号转换为电压模拟信号，并将所述电压模拟信号输出至所述模拟数据转换器；
[0013]所述模拟数据转换器用于将所述电压模拟信号转换为电压数字信号，并将所述电压数字信号输出至所述PC；
[0014]所述PC用于对所述光载波信号进行解调和振动模式识别。
[0015]可选的，所述所述PC具体用于：
[0016]对所述电压数字信号按照信号采集通道进行排列，分别对每个所述信号采集通道对应的电压数据信号通过希尔伯特变换进行解调，得到与振动频率成正比的相位信号。
[0017]可选的，所述第一光纤耦合器和所述第一声光调制器之间连接的光纤长度与所述第一光纤耦合器和所述第二声光调制器之间连接的光纤长度相同。
[0018]可选的，所述窄线宽激光光源包括：线宽在500Hz
‑
2KHz之间的中心波长1550.12nm的光源。
[0019]可选的，所述第一光纤耦合器和所述第二光耦合器为50:50的光纤耦合器。
[0020]可选的，还包括：掺铒光纤放大器；
[0021]所述掺铒光纤放大器的输入端与所述第二光纤耦合器的输出端连接，所述掺铒光纤放大器的输出端与所述环形器连接，所述掺铒光纤放大器用于对所述第二光纤耦合器输出的所述目标脉冲信号进行放大，并将放大后的目标脉冲信号通过所述环形器输出至所述测试光纤，使所述放大后的目标脉冲信号在所述测试光纤的每个位置经过瑞利散射形成光载波信号。
[0022]从上述的技术方案可知，本专利技术公开的光纤振动传感装置包括：窄线宽激光光源、第一光纤耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第二光纤耦合器、环形器和振动信号识别模块，窄线宽激光光源发出的激光被第一光纤耦合器平均分成两路，并分别输出至第一声光调制器和第二声光调制器，第一声光调制器对输入的一路激光进行移频调制得到第一脉冲信号，同时，第二声光调制器对输入的另一路激光进行移频调制得到第二脉冲信号，第二光纤耦合器将第一脉冲信号和第二脉冲信号合并为第一声光调制器和第二声光调制器的调频频率差的目标脉冲信号，并将目标脉冲信号通过环形器输出至与环形器连接的测试光纤，使目标脉冲信号在测试光纤的每个位置经过瑞利散射形成光载波信号，并返回进入振动信号识别模块，由振动信号识别模块对光载波信号进行信号解调和振动模式识别。本专利技术通过对窄线宽激光光源发出的激光一分为二成两路激光，分别对两路激光进行移频调制得到脉冲信号，并对移频调制得到的两个脉冲信号再次合并为一个目标脉冲信号，由于两个脉冲信号之间存在差频，因此，两个脉冲信号合并得到目标脉冲信号中携带较低频率的载波信号，此时ADC采样率只需满足空间分辨率要求即可，从而大大降低了信号解调时的数据处理量。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例公开的一种光纤振动传感装置的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例公开的另一种光纤振动传感装置的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术实施例公开了一种光纤振动传感装置包括：窄线宽激光光源、第一光纤耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第二光纤耦合器、环形器和振动信号识别模块，窄线宽激光光源发出的激光被第一光纤耦合器平均分成两路，并分别输出至第一声光调制器和第二声光调制器，第一声光调制器对输入的一路激光进行移频调制得到第一脉冲信号，同时，第二声光调制器对输入的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤振动传感装置，其特征在于，包括：窄线宽激光光源、第一光纤耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、第二光纤耦合器、环形器和振动信号识别模块；所述窄线宽激光光源用于发出激光；所述第一光纤耦合器的输入端与所述窄线宽激光光源的输出端连接，所述第一光纤耦合器的第一输出端与所述第一声光调制器的输入端连接，所述第一光纤耦合器的第二输出端与所述第二声光调制器的输入端连接，所述第一光纤耦合器用于将所述窄线宽激光光源发出的所述激光平均分成两路，并分别输出至所述第一声光调制器和所述第二声光调制器；所述第一声光调制器的输出端连接所述第二光纤耦合器的第一输入端，所述第一声光调制器用于对所述第一光纤耦合器输出的一路激光进行移频调制得到第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输出至所述第二光纤耦合器的第一输入端；所述第二声光调制器的输出端连接所述第二光纤耦合器的第二输入端，所述第二声光调制器用于对所述第一光纤耦合器输出的另一路激光进行移频调制得到第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号输出至所述第二光纤耦合器的第二输入端，其中，所述第一脉冲信号和第二脉冲信号的移频保持固定的频率差，且所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号的脉冲重复率为所述频率差的预设倍数；所述第二光纤耦合器的输出端与所述环形器连接，所述第二光纤耦合器用于将所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号合并为载波频率为所述第一声光调制器和所述第二声光调制器的调频频率差的目标脉冲信号，并将所述目标脉冲信号通过所述环形器输出至与所述环形器连接的测试光纤，使所述目标脉冲信号在所述测试光纤的每个位置经过瑞利散射形成光载波信号，并返回进入振动信号识别模块10，由所述振动信号识别模块10对所述光载波信号进行解调和振动模式识别。2.根据权利要求1所述的光纤振动传感装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许龙，李星珠，
申请(专利权)人：青岛澳邦量器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：