中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备。其中，所述装置包括光源系统、中继器系统和探测系统，该中继器系统将经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大并振动探测，该探测系统将该经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号和该经吸收该经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号分别进行放大后转换为电信号并经采样后供计算机进行分析处理，能够实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。脉冲宽度影响系统的定位精度。脉冲宽度影响系统的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备


[0001]本专利技术涉及中继式增强型分布式光纤振动监测
，尤其涉及一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备。

技术介绍

[0002]现有的中继式增强型分布式光纤振动监测方案，基于相位敏感光时域反射技术的分布式方式，由于具有连续性、分布式、长距离的振动监测特性，在周界安防、石油石化、国防军事中受到广泛关注和应用；相位敏感光时域反射技术通过对光纤中注入窄线宽光脉冲，当光脉冲经过受到外部事件扰动产生振动的光纤部位时，光信号的相位将受到调制，调制后的信号通过瑞利后向散射光的形式回到脉冲发送端，通过探测瑞利后向散射光的相位变化即可实现对外界振动的监测，同时通过计算不同时间到达探测端的信号实现对振动位置的定位，该技术可以实现对整条光缆上连续几十公里的振动监测。然而对于动辄上千公里的边境周界和长距离输油管道来说，目前常规的分布式光纤振动监测系统的监测距离仍有待提高，通常小于40km(千米)，且为了提高探测距离通常选择通过提高脉冲宽度来增加脉冲能量，使其探测距离增加，但牺牲了探测精度，无法实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置、设备，能够实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。
[0004]根据本专利技术的一个方面，提供一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置，包括：光源系统、中继器系统和探测系统；所述中继器系统与所述光源系统、所述探测系统分别相连接；所述光源系统，用于发出连续光和第一拉曼泵浦光和后向瑞利散射光，和将所述发出的连续光调制成脉冲光并放大，所述经放大后的脉冲光与所述后向瑞利散射光发生干涉后携带外部振动信号，在吸收所述所述第一拉曼泵浦光后被放大并返回到所述探测系统，完成所述中继器系统前端的振动探测；所述中继器系统，用于发出第二拉曼泵浦光，和将所述吸收所述所述泵浦光后被放大的脉冲光过滤掉多余的第一拉曼泵浦光，只保留用于探测的微弱脉冲光，所述微弱脉冲光再经过放大到与所述光源系统发出的脉冲光相同的功率，然后与所述第二拉曼泵浦光一同进行合波，和将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大并振动探测；所述探测系统，用于将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号和所述经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号分别进行放大后转换为电信号并经采样后供计算机进行分析处理。
[0005]其中，所述光源系统，包括：窄线宽激光器、声光调制器、第一脉冲光放大器、第一环形器、第一拉曼放大器、第一波分复用器和第一传感光纤；所述窄线宽激光器发出的连续
光经所述声光调制器调制成脉冲光，经所述第一脉冲光放大器放大后进入所述第一环形器的第一端口，从所述第一环形器的第二端口输出，再跟所述第一拉曼放大器输出的泵浦光一同进入所述第一波分复用器合波后进入所述第一传感光纤，脉冲光在所述第一传感光纤中激发的后向瑞利散射光信号发生干涉后携带外部振动信号，在吸收第一拉曼泵浦光后被放大并且返回所述第一波分复用器经所述第一环形器的三端口回到所述探测系统，完成所述中继器系统前端的振动探测。
[0006]其中，所述中继器系统，包括：滤波器、第二光放大器、第二环形器、第二拉曼放大器、第二波分复用器、第三光放大器、第二传感光纤和传输光缆；所述第一脉冲光和所述第一拉曼泵浦激光从所述第一传感光纤出来后进入所述滤波器，所述滤波器过滤掉多余的第一拉曼泵浦激光，只保留用于探测的微弱脉冲光，所述微弱脉冲光再经过所述第二光放大器放大，达到跟所述光源系统发出的脉冲光相同的功率，经所述第二环形器的第三端口进第四端口出，然后与所述第二拉曼放大器发出的泵浦激光一同进入所述第二波分复用器后进行合波，进入所述第二传感光纤，脉冲信号在所述第二传感光纤中继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收所述第二拉曼放大器发出的泵浦激光后实现放大，最后经所述第二波分复用器返回所述第二环形器的第四端口，由所述第二环形器的第五端口进入所述第三光放大器，经所述传输光缆实现对所述第二传感光纤的振动探测。
[0007]其中，所述探测系统，包括：第四光放大器、第五光放大器、探测器、采集卡和工控机；所述第四光放大器将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号实现放大并进入所述探测器，所述第五光放大器将所述经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号进行放大并进入所述探测器，所述探测器将光信号转换成电压信号后经所述采集卡进行模数转换，最后得到的数字信号送入所述工控机进行振动事件分析，完成最后的判别。
[0008]根据本专利技术的另一个方面，提供一种中继式增强型分布式光纤振动监测设备，包括如上述任意一项所述的中继式增强型分布式光纤振动监测装置。
[0009]可以发现，以上方案，该中继式增强型分布式光纤振动监测装置可以包括光源系统、中继器系统和探测系统，该光源系统可以发出连续光和第一拉曼泵浦光和后向瑞利散射光，和将该发出的连续光调制成脉冲光并放大，该经放大后的脉冲光与该后向瑞利散射光发生干涉后携带外部振动信号，在吸收该该第一拉曼泵浦光后被放大并返回到该探测系统，完成该中继器系统前端的振动探测，该中继器系统可以发出第二拉曼泵浦光，和将该吸收该该泵浦光后被放大的脉冲光过滤掉多余的第一拉曼泵浦光，只保留用于探测的微弱脉冲光，该微弱脉冲光再经过放大到与该光源系统发出的脉冲光相同的功率，然后与该第二拉曼泵浦光一同进行合波，和将该经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收该经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大并振动探测，该探测系统可以将该经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号和该经吸收该经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号分别进行放大后转换为电信号并经采样后供计算机进行分析处理，能够实现在不提高激光脉冲宽度的条件下，实现探测距离的成倍增长，且不因脉冲宽度影响系统的定位精度。
[0010]进一步的，以上方案，该光源系统，可以包括窄线宽激光器、声光调制器、第一脉冲光放大器、第一环形器、第一拉曼放大器、第一波分复用器和第一传感光纤；该窄线宽激光
器发出的连续光经该声光调制器调制成脉冲光，经该第一脉冲光放大器放大后进入该第一环形器的第一端口，从该第一环形器的第二端口输出，再跟该第一拉曼放大器输出的泵浦光一同进入该第一波分复用器合波后进入该第一传感光纤，脉冲光在该第一传感光纤中激发的后向瑞利散射光信号发生干涉后携带外部振动信号，在吸收第一拉曼泵浦光后被放大并且返回该第一波分复用器经该第一环形器的三端口回到该探测系统，完成该中继器系统前端的振动探测，这样的好处是能够实现完成该中继器系统前端的振动探测。
[0011]进一步的，以上方案，该中继器系统，可以包括滤波器、第二光放大器、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中继式增强型分布式光纤振动监测装置，其特征在于，包括：光源系统、中继器系统和探测系统；所述中继器系统与所述光源系统、所述探测系统分别相连接；所述光源系统，用于发出连续光和第一拉曼泵浦光和后向瑞利散射光，和将所述发出的连续光调制成脉冲光并放大，所述经放大后的脉冲光与所述后向瑞利散射光发生干涉后携带外部振动信号，在吸收所述所述第一拉曼泵浦光后被放大并返回到所述探测系统，完成所述中继器系统前端的振动探测；所述中继器系统，用于发出第二拉曼泵浦光，和将所述吸收所述所述泵浦光后被放大的脉冲光过滤掉多余的第一拉曼泵浦光，只保留用于探测的微弱脉冲光，所述微弱脉冲光再经过放大到与所述光源系统发出的脉冲光相同的功率，然后与所述第二拉曼泵浦光一同进行合波，和将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号，经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大并振动探测；所述探测系统，用于将所述经合波后的脉冲光继续激发出携带外部振动信息的后向瑞利散射信号和所述经吸收所述经合波后的第二拉曼泵浦光后实现放大后的信号分别进行放大后转换为电信号并经采样后供计算机进行分析处理。2.如权利要求1所述的中继式增强型分布式光纤振动监测装置，其特征在于，所述光源系统，包括：窄线宽激光器、声光调制器、第一脉冲光放大器、第一环形器、第一拉曼放大器、第一波分复用器和第一传感光纤；所述窄线宽激光器发出的连续光经所述声光调制器调制成脉冲光，经所述第一脉冲光放大器放大后进入所述第一环形器的第一端口，从所述第一环形器的第二端口输出，再跟所述第一拉曼放大器输出的泵浦光一同进入所述第一波分复用器合波后进入所述第一传感光纤，脉冲光在所述第一传感光纤中激发的后向瑞利散射光信号发生干涉后携带外部振动信号，在吸收第一拉曼泵浦光后被放大并且返回所述第一波分复用器经...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文伟，明守涛，万飞飞，
申请(专利权)人：上海乙创科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：