光纤振动位置测量系统和电缆防护系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光纤振动位置测量系统和电缆防护系统；一种光纤振动位置测量系统，包括：ASE宽带光源、输出光纤耦合器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一干涉仪、第二干涉仪、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜和传感光纤。本发明专利技术的有益效果是：能够定位振动位置。第一平衡探测器、第二平衡探测器检测到的初始驱动信号与检测到的振动信号在时域上具有相同的正弦特性，具有较好的振动信号恢复性能。光纤振动位置测量系统灵敏度和信号恢复性能较好，定位性能稳定，定位精度高。光纤振动位置测量系统是完全对称的，没有光程差，这意味着传统的宽带激光源已经可以满足振动监测的需求，不需要额外升级，能够较好的适配现有设备。备。

【技术实现步骤摘要】
光纤振动位置测量系统和电缆防护系统


[0001]本专利技术涉及电缆防护检测领域，具体涉及一种光纤振动位置测量系统和基于光纤振动位置测量的电缆防护系统。

技术介绍

[0002]随着城市发展的加快，地下电缆在城市中所占比例越来越大。电缆由于其含铜量高，分布分散，无人值守等特点，已受到偷盗者的关注，造成了很大的社会隐患；另一方面，电缆由于其本身的敷设特性，分布较广，监测不便，其受外力破坏风险点越来越多，尤其是，未经报备批准，私自开工建设的现象非常普遍，给电力部门的监管带来难度。
[0003]对于正在发生的电缆外力破坏时，难以准确定位振动位置，从而无法及时阻拦，需要一种光纤振动位置测量系统，通过传感光纤准确定位位置。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种光纤振动位置测量系统和电缆防护系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种光纤振动位置测量系统，包括：ASE宽带光源、输出光纤耦合器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一干涉仪、第二干涉仪、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜和传感光纤；
[0007]ASE宽带光源用于输出连续相干光；第一干涉仪包括：第一延迟光纤、第一光纤、第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；第二干涉仪包括：第二延迟光纤、第二光纤、第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；第一延迟光纤的两端连接第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；第一光纤的两端连接第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；第二延迟光纤的两端连接第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；第二光纤的两端连接第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；
[0008]ASE宽带光源通过输出光纤耦合器分为两个支路分别连接至第一光纤耦合器和第二光纤耦合器；第一平衡探测器连接至第一光纤耦合器；第二平衡探测器连接至第二光纤耦合器；第一法拉第旋转镜设置在传感光纤的一端和第三光纤耦合器之间；第二法拉第旋转镜设置在传感光纤的另一端和第四光纤耦合器之间。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：当振动作用在传感光纤上时，振动信号传输到第一平衡探测器和第二平衡探测器的时间延迟来确定传感光纤上振动点的位置。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：传感光纤上振动点定义为E点；传感光纤以E点为分界点，两侧的长度分别定义为La和Lb，传感光纤的总长度定义为L，时间差定义为ΔT；则La+Lb＝L；其中，n为折射率，c为光速；La的长度体现传感光纤上E点的位置。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：光纤振动位置测量系统确定振动位置包括以下步骤：
[0012]步骤1、检测到电缆产生振动；
[0013]步骤2、光学相位调制振动；
[0014]步骤3、进行光强采集；
[0015]步骤4、采集时域信号；
[0016]步骤5、延时以及位置计算。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：采用基于有限脉冲响应结构的带通滤波器来保留有效信号的频率成分。
[0018]一种基于光纤振动位置测量的电缆防护系统，包括：电缆和光纤振动位置测量系统；光纤振动位置测量系统，包括：ASE宽带光源、输出光纤耦合器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一干涉仪、第二干涉仪、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜和传感光纤；传感光纤为传感单元随电缆铺设用于持续采集外接振动信号；ASE宽带光源用于输出连续相干光；第一干涉仪包括：第一延迟光纤、第一光纤、第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；第二干涉仪包括：第二延迟光纤、第二光纤、第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；第一延迟光纤的两端连接第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；第一光纤的两端连接第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；第二延迟光纤的两端连接第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；第二光纤的两端连接第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；ASE宽带光源通过输出光纤耦合器分为两个支路分别连接至第一光纤耦合器和第二光纤耦合器；第一平衡探测器连接至第一光纤耦合器；第二平衡探测器连接至第二光纤耦合器；第一法拉第旋转镜设置在传感光纤的一端和第三光纤耦合器之间；第二法拉第旋转镜设置在传感光纤的另一端和第四光纤耦合器之间。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：基于光纤振动位置测量的电缆防护系统还包括多个摄像头；传感光纤定义为多个小段；每个小段对应一个摄像头；
[0020]基于光纤振动位置测量系统的检测对摄像头控制的方法包括以下步骤：
[0021]步骤1、持续通过光纤振动位置测量系统测量振动点；
[0022]步骤2、记录不同小段内产生振动点的出现次数从而确定每个小段内的振动频率；
[0023]步骤3、每隔一段时间依次对每个小段进行判断，确定振动频率是否在预设频率范围内，若是，则控制该小段对应的摄像头上传数据流并向服务器预警。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：基于光纤振动位置测量的电缆防护系统还包括多个音频警报器；
[0025]在步骤3中，若振动频率在预设频率范围内，则触发该小段对应的音频报警器进行语音警报。
[0026]作为本专利技术进一步的方案：当振动作用在传感光纤上时，振动信号传输到第一平衡探测器和第二平衡探测器的时间延迟来确定传感光纤上振动点的位置。
[0027]作为本专利技术进一步的方案：传感光纤上振动点定义为E点；传感光纤以E点为分界点，两侧的长度分别定义为La和Lb，传感光纤的总长度定义为L，时间差定义为ΔT；则La+Lb＝L；其中，n为折射率，c为光速；通过判断La的长度确定振动点所在的小段。
[0028]本专利技术的有益之处在于：能够定位振动位置。
[0029]1、安全可靠性：第一平衡探测器、第二平衡探测器检测到的初始驱动信号与检测到的振动信号在时域上具有相同的正弦特性，具有较好的振动信号恢复性能。光纤振动位
置测量系统灵敏度和信号恢复性能较好，定位性能稳定，定位精度高。
[0030]2、适用性：光纤振动位置测量系统是完全对称的，没有光程差，这意味着传统的宽带激光源已经可以满足振动监测的需求，不需要额外升级，能够较好的适配现有设备。
[0031]3、全面性：可以定位冲击振动、窄带振动和宽频振动多种振动。
[0032]4、先进性：首次对广义互相关算法(GCC)进行了改进，增加了数字滤波功能，应用在双Sagnac干涉仪中，实现了分布式振动检测和定位。
[0033]本专利技术的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
[0034]图1是本专利技术的一种光纤振动位置测量系统的示意图；
[0035]图2是确定振动位置的延时估计算法的流程简图；
[0036]图3是改进的RCC算法的流程图。
具体实施方式
[0037]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】
1.一种光纤振动位置测量系统，其特征在于，包括：ASE宽带光源、输出光纤耦合器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一干涉仪、第二干涉仪、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜和传感光纤；所述ASE宽带光源用于输出连续相干光；所述第一干涉仪包括：第一延迟光纤、第一光纤、第一光纤耦合器和第三光纤耦合器；所述第二干涉仪包括：第二延迟光纤、第二光纤、第二光纤耦合器和第四光纤耦合器；所述第一延迟光纤的两端连接所述第一光纤耦合器和所述第三光纤耦合器；所述第一光纤的两端连接所述第一光纤耦合器和所述第三光纤耦合器；所述第二延迟光纤的两端连接所述第二光纤耦合器和所述第四光纤耦合器；所述第二光纤的两端连接所述第二光纤耦合器和所述第四光纤耦合器；所述ASE宽带光源通过所述输出光纤耦合器分为两个支路分别连接至所述第一光纤耦合器和所述第二光纤耦合器；所述第一平衡探测器连接至所述第一光纤耦合器；所述第二平衡探测器连接至所述第二光纤耦合器；所述第一法拉第旋转镜设置在所述传感光纤的一端和所述第三光纤耦合器之间；所述第二法拉第旋转镜设置在所述传感光纤的另一端和所述第四光纤耦合器之间。2.根据权利要求1所述的光纤振动位置测量系统，其特征在于，当振动作用在所述传感光纤上时，振动信号传输到所述第一平衡探测器和所述第二平衡探测器的时间延迟来确定所述传感光纤上振动点的位置。3.根据权利要求1所述的光纤振动位置测量系统，其特征在于，所述传感光纤上振动点定义为E点；所述传感光纤以E点为分界点，两侧的长度分别定义为La和Lb，所述传感光纤的总长度定义为L，时间差定义为ΔT；则L
a
+L
b
＝L；其中，n为折射率，c为光速；L
a
的长度体现所述传感光纤上E点的位置。4.根据权利要求3所述的光纤振动位置测量系统，其特征在于，所述光纤振动位置测量系统确定振动位置包括以下步骤：步骤1、检测到电缆产生振动；步骤2、光学相位调制振动；步骤3、进行光强采集；步骤4、采集时域信号；步骤5、延时以及位置计算。5.根据权利要求1所述的光纤振动位置测量系统，其特征在于，采用基于有限脉冲响应结构的带通滤波器来保留有效信号的频率成分。6.一种基于光纤振动位置测量的电缆防护系统，其特征在于，包括：电缆和光纤振动位置测量系统；所述光纤振动位置测量系统，包括：ASE宽带光源、输出光纤耦合器、第一平衡探测器、第二平衡探测器、第一干涉仪、第二干涉仪、第一法拉第旋转镜、第二法拉第旋转镜和传感光纤；所述传感光纤为传感单元随所述电缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晓璐，陈荣鑫，倪钢森，陈森杰，孟庆铭，周杰，周铭权，郭能俊，张文杰，
申请(专利权)人：杭州巨骐信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：