一种基于相位载波技术的光纤传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于相位载波技术的光纤传感装置，主要包括基于分布式光纤传感系统设置的光源发生装置，按光的传播路径配合设置在所述光源发生装置之后的周期信号相位载波装置。本发明专利技术所述基于相位载波技术的光纤传感装置，可以克服现有技术中空间分布率低、探测灵敏度低、测量范围小和响应时间长等缺陷，以实现空间分布率高、探测灵敏度高、测量范围大和响应时间短的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号检测和分析
，具体地，涉及一种基于相位载波技术的光纤传感装置。
技术介绍
随着激光技术和通信技术的发展，近年来光纤传感技术得到了迅猛的发展，并开始有最早的军用走入民用。分布式光纤传感系统(参见图7)是其中的一枝独秀，应用前景非常广阔。但是，现有的分布式光纤传感技术基于全光解调技术，在当传感系统由于振动过激导致偏振态紊乱而无法感知振动。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在空间分布率低、探测灵敏度低、测量范围小和响应时间长等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种基于相位载波技术的光纤传感装置，以实现空间分布率闻、探测灵敏度闻、测量范围大和响应时间短的优点。为实现上述目的，本专利技术米用的技术方案是一种基于相位载波技术的光纤传感装置，主要包括基于分布式光纤传感系统设置的光源发生装置，按光的传播路径配合设置在所述光源发生装置之后的周期信号相位载波装置。进一步地，所述周期信号相位载波装置，包括嵌入有光源发生装置的光纤传感信号处理主机，与所述光纤传感信号 处理主机配合设置的光包，用于装载光包的光包盒，与所述光纤传感信号处理主机配合设置的光纤，以及用于装载光纤的光包盒； 在所述光纤传感信号处理主机中，设有用于产生余弦载波信号的周期信号发生电路；在所述光纤传感信号处理主机中，设有用于将光纤中的光强变化信号转换成电子设备能够处理的电信号的光电转换装置； 在所述光纤传感信号处理主机中，设有用于从周期信号发生电路产生的余弦载波信号中还原振动信号的振动信号检波电路； 在所述光纤传感信号处理主机与光包之间，设有用于将周期的载波信号传输至光包盒、以备对激光信号进行载波调谐的电信号传输电缆； 在所述光包盒中，设有用于将根据电信号传输电缆中的电调制信号规律来改变激光振荡的相位角即周期余弦信号载波的电光相位调制器； 在所述光包盒中，设有用于接收光纤调制传感光信号、并基于该光纤调制传感光信号将被调制的光相位变化转换成干涉后的光强变化的光纤耦合器； 在所述光纤传感信号处理主机的传感区域，设有用于感知传感区域的振动情况、并将基于振动情况的振动信号传输至光纤传感信号处理主机中进行处理的传感光缆； 所述周期信号发生电路，与振动信号检波电路连接；所述周期信号发生电路和光源发生装置，分别与光纤耦合器连接，为光线传感系统提供载波信号。进一步地，在所述光包盒中，还设有依次连接在所述光纤耦合器与光纤传感信号处理主机之间的探测器和放大器。进一步地，所述光纤，包括双环传感光纤；和/或，所述周期信号发生电路，包括余弦信号发生器；和/或，所述光纤传感信号处理主机，包括信号采集及数字信号处理模块。进一步地，所述光源发生装置，包括激光发生器。本专利技术所述的基于相位载波技术的光纤传感装置，主要由双环传感光纤、光路模块(即激光发生器)、光电转换及信号处理模块(即光纤耦合器、余弦信号发生器和放大器)、信号分析与报警系统(即数字信号处理器)四模块组成。该基于相位载波技术的光纤传感装置的核心为周期信号相位载波装置分布于信号处理模块中和光路模块中，由周期信号发生电路、光电转换装置和振动信号检波电路组成。上述实施例的基于相位载波技术的光纤传感装置的工作流程如下 第一步、光纤传感信号处理主机中嵌入了一个激光光源(即激光发生器)和余弦信号发生器，分别产生一路激光和一路余弦载波信号，经过通信光缆和载波电缆引入光包，在光包中激光被分光器分成光强相等、相位相同功率减半的两路激光，每路激光都通过一个Y波导进行正玄信号载波并分成两路，而后进入一个感应环路； 第二步、经过感应环路的调制，调制激光汇聚于光纤耦合器中的干涉器(如双环Sagnac光纤干涉仪)，形成相干光，最后通过通信光纤进入光纤传感信号处理主机的光信号探测器； 第三步、两路相干光分别被光电转换装置转换成两路电信号，并通过放大器、以及数字信号处理器中的滤波模块和A/D模块变为数字信号； 第四步、对数字信号进行信号解调，将加载于余弦信号上的振动(扰动)信号保留，滤除载波信号。本专利技术各实施例的基于相位载波技术的光纤传感装置，由于主要包括基于分布式光纤传感系统设置的光源发生装置，按光的传播路径配合设置在光源发生装置之后的周期信号相位载波装置；利用周期信号相位载波装置，可以在激光光源处引入电信号载波调制，有效消除光纤传感器的信号漂移现象，增强系统的稳定性、改善探测灵敏度、扩大测量范围、缩短响应时间；从而可以克服现有技术中空间分布率低、探测灵敏度低、测量范围小和响应时间长的缺陷，以实现空间分布率闻、探测灵敏度闻、测量范围大和响应时间短的优点。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中 图1为基于Sagnac双环干涉型分布式振动光线系统的工作原理图(即基于相位载波技术的光纤传感装置中使用的双Sagnac环光纤干涉仪的工作原理示意图)； 图2为分布式振动光纤传感系统的信号流程图(即基于相位载波技术的光纤传感装置的工作原理示意图)； 图3为光电信号转换、放大滤波数字化及数字信号处理电路(即探测器、放大器和数字信号处理器)的电气原理示意 图4为周期信号发生电路的电气原理示意 图5为电光相位调制器的工作原理框 图6a为余弦调制信号的波形 图6b为激光通过余弦信号的调制后的干涉波形 图7为分布式振动光纤系统的工作原理示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。根据本专利技术实施例，如说明书附图所示，提供了一种基于相位载波技术的光纤传感装置。本实施例的基于相位载波技术的光纤传感装置，主要包括基于分布式光纤传感系统设置的光源发生装置，按光的传播路径配合设置在光源发生装置之后的周期信号相位载波装置。该光源发生装置，包括激光发生器。该分布式光纤传感系统是一种利用光干涉原理设计的光纤分布式感知系统，光源发生装置是分布式光纤传感系统的子系统和发动机，为传感系统的提供光源。其中，上述周期信号相位载波装置，包括嵌入有光源发生装置的光纤传感信号处理主机，与光纤传感信号处理主机配合设置的光包，用于装载光包的光包盒，与光纤传感信号处理主机配合设置的光纤，以及用于装载光纤的光包盒；所谓光包是用来盘绕光线、放置光线传感主机的通信光纤与传感光纤的接口； 在光纤传感信号处理主机中，设有用于产生余弦载波信号的周期信号发生电路；在光纤传感信号处理主机中，设有用于将光纤中的光强变化信号转换成电子设备能够处理的电信号的光电转换装置；在光纤传感信号处理主机中，设有用于从周期信号发生电路产生的余弦载波信号中还原振动信号的振动信号检波电路； 在光纤传感信号处理主机与光包之间，设有用于将周期的载波信号传输至光包盒、以备对激光信号进行载波调谐的电信号传输电缆； 在光包盒中，设有用于将根据电信号传输电缆中的电调制信号规律来改变激光振荡的相位角即周期余弦信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相位载波技术的光纤传感装置，其特征在于，主要包括基于分布式光纤传感系统设置的光源发生装置，按光的传播路径配合设置在所述光源发生装置之后的周期信号相位载波装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于相位载波技术的光纤传感装置，其特征在于，主要包括基于分布式光纤传感系统设置的光源发生装置，按光的传播路径配合设置在所述光源发生装置之后的周期信号相位载波装置。2.根据权利要求1所述的基于相位载波技术的光纤传感装置，其特征在于，所述周期信号相位载波装置，包括嵌入有光源发生装置的光纤传感信号处理主机，与所述光纤传感信号处理主机配合设置的光包，与所述光纤传感信号处理主机配合设置的光纤，以及用于装载光纤的光包盒； 在所述光纤传感信号处理主机中，设有用于产生余弦载波信号的周期信号发生电路；在所述光纤传感信号处理主机中，设有用于将传感光纤中的光强变化信号转换成信号处理主机能够处理的电信号的光电转换装置； 在所述光纤传感信号处理主机中，设有用于从周期信号发生电路产生的余弦载波信号中还原振动信号的振动信号检波电路； 在所述光纤传感信号处理主机与光包之间，设有用于将周期的载波信号传输至用于装载光包的光包盒、以备对激光信号进行载波调谐的电信号传输电缆； 在所述光包盒中，设有用于将根据电信号传输电缆中的电调制信号规律来改变激光振荡的相位角即周期余弦信号载波的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗广迪，司崇杰，王文伟，蒋海军，
申请(专利权)人：新疆美特智能安全工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：