一种多参量融合型分布式光纤检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多参量融合型分布式光纤检测系统，涉及光纤传感技术领域，包括：光源、第一光纤耦合器、探测光合成单元、第一光纤环形器、传感光纤、第二光纤环形器、第二调制器、连续光EDFA、第二光纤耦合器、解调单元、数据采集和处理单元，第二光纤环形器与第二调制器组成单端马赫

【技术实现步骤摘要】
一种多参量融合型分布式光纤检测系统


[0001]本技术涉及光纤传感
，更具体的说是涉及一种多参量融合型分布式光纤检测系统。

技术介绍

[0002]目前，光纤复合架空地线(OPGW)是在架空高压输电地线中集成光纤单元，承担地线和通信光缆的双重功能，具有通信容量大、通信距离长和不受电磁干扰等优点。
[0003]但是，OPGW的工作环境使其易受到各种因素的影响，如当OPGW受风振和覆冰等强外力作用时，由于局部应力过大易导致光纤纤芯断裂，严重时会造成断缆；当OPGW受雷击或发生短路故障时，强电流会造成光缆温度急剧上升，使外层金属熔断，进而损坏纤芯。因此，实时有效地监测OPGW的应变或温度分布情况，对故障及时排查具有重要的指导意义，同时也是电力系统稳定可靠运行的重要保障。在实际工程应用中事件发生的影响因素及扰动参量多元，而单一的分布式光纤传感器监测参量有限，在应用中极易出现误判和漏判的情况。如在输电线路覆冰监测中，既有线路载荷所引起的应变，同时还存在周边风场作用发生舞动的情况，进而引起实时振动及应变波动。如若携带多台不同设备进行监测，往往需要接入多根光纤，更难以实现多种参量的同步测量，不仅成本高，而且实施难度较大。近年来，融合不同类别的分布式光纤传感系统得到了越来越多的研究。其中，B
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OTDR主要应用于对温度和应变的静态测量，而Φ
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OTDR可以监测实时振动及其所引起的动态应变。若能有效融合B
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OTDR和Φ
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OTDR两种传感系统，即可利用多参量、多维度监测和单端接入光纤的特性，实现对光纤多参量数据的同步检测。
[0004]因此，如何解决当前分布式光纤传感系统只能测量单一参量是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术提供了一种多参量融合型分布式光纤检测系统，能够复用大部分光学器件并实现对布里渊散射和瑞利散射信号的同步解调，完成对OPGW光缆温度、应力、振动信息的同步采集，解决了当前分布式光纤传感系统只能测量单一参量的问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0007]一种多参量融合型分布式光纤检测系统，包括：光源、第一光纤耦合器、探测光合成单元、第一光纤环形器、传感光纤、第二光纤环形器、第二调制器、连续光EDFA、第二光纤耦合器、解调单元、数据采集和处理单元，所述光源提供的光波信号经过第一光纤耦合器分成两路；一路光波信号进入所述探测光合成单元，所述探测光合成单元的输出端与所述第一光纤环形器的一个输入端连接；所述第二光纤环形器与所述第二调制器组成单端马赫
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曾德尔干涉仪系统，通过所述传感光纤与所述第一光纤环形器连接；所述第一光纤环形器的一个输出端与所述连续光EDFA的输入端连接；所述连续光EDFA的输出端与所述第二光纤耦合器的输入端连接；经过所述第一光纤耦合器的另一路信号进入所述第二光纤耦合器，
所述第二光纤耦合器用于合波；所述第二光纤耦合器、所述解调单元、所述数据采集和处理单元依次连接。
[0008]优选的，还包括：扰偏器，所述扰偏器输入端与第一光纤耦合器的一个输出端相连，输出端与第二光纤耦合器的输入端相连。
[0009]优选的，所述探测光合成单元包括：第三光纤耦合器、脉冲光调制器、脉冲信号发生器、脉冲EDFA、第四光纤耦合器，所述第三光纤耦合器的两个输出端分别与所述脉冲光调制器输入端、第四光纤耦合器输入端连接；所述第一调制器输出端与所述脉冲EDFA输入端连接；所述脉冲EDFA输出端与所述第四光纤耦合器输入端连接。
[0010]优选的，所述脉冲光调制器具体包括：第一调制器、脉冲信号发生器，所述第一调制器的一个输出端与所述脉冲信号发生器的输入端相连，所述脉冲信号发生器的输出端与所述第一光纤环形器的输出端或连续光EDFA的输入端相连。
[0011]优选的，还包括：光开关，所述光开关用于截断单端马赫
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曾德尔干涉仪系统传输的信号。
[0012]优选的，所述解调单元包括：双平衡探测器、双通带滤波器、两个中频解调单元、微波下变频单元、DAQ，所述第二光纤耦合器、所述双平衡探测器、所述双通带滤波器依次连接；双通带滤波器的两个输出端，其中一个输出端与所述微波下变频单元的输入端连接，所述微波下变频单元的输出端与一个中频解调单元的输入端连接；所述双通带滤波器的另一个输出端与另一个中频解调单元的输入端连接；所述两个中频解调单元的输出端分别与所述DAQ的输入端连接。
[0013]优选的，所述第一光纤耦合器的耦合比为90:10，所述第二光纤耦合器的耦合比为50:50，所述第三光纤耦合器和第四光纤耦合器的耦合比为80:20。
[0014]优选的，所述光源为窄线宽激光器。
[0015]优选的，所述两个中频解调单元包括：第一中频解调单元、第二中频解调单元，所述第一中频解调单元包括第一中频放大器、第一带通滤波器，所述第一中频放大器的输入端与所述微波下变频单元的输出端连接，所述第一中频放大器的输出端与所述第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器的输出端与所述DAQ的输入端连接；所述第二中频解调单元包括第二中频放大器、第二带通滤波器，所述第二中频放大器的输入端与所述双通带滤波器的输出端连接，所述第二中频放大器的输出端与所述第二带通滤波器的输入端连接，所述第二带通滤波器的输出端与所述DAQ的输入端连接。
[0016]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术公开提供了一种多参量融合型分布式光纤检测系统，通过单一纤芯对布里渊散射信号和瑞利散射信号进行同步解调，能够实现对待测光纤的温度、应力和振动信息的同步采集，可以解决目前部分分布式光纤传感系统只能测量单一参量的问题。在传统OTDR检测系统的基础上，加入了一套由光开关、声光调制器和环形器组成的单端马赫
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曾德尔干涉仪系统；该系统基于频分复用的原理，可在传统OTDR的基础上完成对高频振动信号进行解调；相比于传统分布式光纤传感系统，本系统具有更宽的频率响应范围和信息定位能力。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0018]图1附图为本技术提供的结构示意图。
[0019]图中：1光源；2第一光纤耦合器；3扰偏器；4第三光纤耦合器；5第一调制器；6脉冲信号发生器；7脉冲EDFA；8第四光纤耦合器；9第一光纤环形器；10传感光纤；11光开关；12第二光纤环形器；13第二调制器；14连续光EDFA；15第二光纤耦合器；16双平衡探测器；17双通带滤波器；18微波下变频单元；19第一中频放大器；20第二中频放大器；21第一带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多参量融合型分布式光纤检测系统，其特征在于，包括：光源(1)、第一光纤耦合器(2)、探测光合成单元、第一光纤环形器(9)、传感光纤(10)、第二光纤环形器(12)、第二调制器(13)、连续光EDFA(14)、第二光纤耦合器(15)、解调单元、数据采集和处理单元(24)，所述光源(1)提供的光波信号经过第一光纤耦合器(2)分成两路；一路光波信号进入所述探测光合成单元，所述探测光合成单元的输出端与所述第一光纤环形器(9)的一个输入端连接；所述第二光纤环形器(12)与所述第二调制器(13)组成单端马赫
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曾德尔干涉仪系统，通过所述传感光纤(10)与所述第一光纤环形器(9)连接；所述第一光纤环形器(9)的一个输出端与所述连续光EDFA(14)的输入端连接；所述连续光EDFA(14)的输出端与所述第二光纤耦合器(15)的输入端连接；经过所述第一光纤耦合器(2)的另一路信号进入所述第二光纤耦合器(15)，所述第二光纤耦合器(15)用于合波；所述第二光纤耦合器(15)、所述解调单元、所述数据采集和处理单元(24)依次连接。2.根据权利要求1所述的一种多参量融合型分布式光纤检测系统，其特征在于，还包括：扰偏器(3)，所述扰偏器(3)输入端与第一光纤耦合器(2)的一个输出端相连，输出端与第二光纤耦合器(15)的输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种多参量融合型分布式光纤检测系统，其特征在于，所述探测光合成单元包括：第三光纤耦合器(4)、脉冲光调制器、脉冲信号发生器(6)、脉冲EDFA(7)、第四光纤耦合器(8)，所述第三光纤耦合器(4)的两个输出端分别与所述脉冲光调制器输入端、第四光纤耦合器(8)输入端连接；所述脉冲EDFA(7)输出端与所述第四光纤耦合器(8)输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种多参量融合型分布式光纤检测系统，其特征在于，所述脉冲光调制器具体包括：第一调制器(5)、脉冲信号发生器(6)，所述第一调制器(5)的一个输出端与所述脉冲信号发生器(6)的输入端相连，所述脉冲信号发生器(6)的输出端与所述第一光纤环形器(9)的输出端或连续光EDFA(14)的输入端相连；所述第一调制器(5)输出端与所述脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓娟，李浩东，李国华，曲畅，李雪，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：新型
国别省市：