[实用新型]一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统

权利要求书

1.一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是它包括光路复用结构的光路系统和电路两部分，光路系统包括光源和光路；在管道本体上每隔一定距离安装一个光纤传感器，每个传感器通过分束器与发射光纤连接，发射光纤与激光器连接；多个光纤传感器构成一个光纤传感器组，组内每个传感器通过合束器与一根回传光纤连接，每个传感器组使用一根回传光纤传回光电探测器；光电探测器输出接包括泄漏信号识别和事件定位功能的信号采集与处理模块，信号采集与处理模块输出接微机；

经信号采集与处理模块的处理，基于频分复用方式混合的传感信号实现了传感器组内各传感器信号的解复用和解调，获得原始泄漏振动波信号；再由信号采集与处理模块进行泄漏信号的识别与分析，最终依据泄漏信号的时延估计实现泄漏点的定位。

2.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是所述光路系统具体是激光器发出的探测激光输入传输光缆中的发射光纤进入传感单元组后到达第一个光路适配器，由该光路适配器的光分束器分为两束激光：一束经输入光纤进入第一个光纤传感单元，另一束光经发射光纤传到下一个光路适配器，再由下一个光路适配器中的光分束器分为两束激光，一束进入第二个光纤传感单元，另一束再经发射光纤传输到下一个光路适配器，以此类推，直到激光到达最后一个光纤传感单元，到达最后一个传感单元时，无需光分束器，直接进入光纤传感单元；每2-10个相邻的光纤传感器分为一组，组内各光纤传感器的干涉信号通过各自光路适配器内的光合束器接入回传光纤，与后面传过来的光信号合束，通过传输光路中的回传光纤传回到系统光电探测器；

所述光路适配器集合了光分束器和光合束器；发射光纤与回传光纤使用的是同一根传输光缆中的两根不同的光纤；传输光缆将所有光路适配器串联起来；管道上相邻的两个传感单元之间的发射光纤和回传光纤的长度之和均要大于激光器相干长度的1/2。

3.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是所述光源是一种包括适合复用和调制解调的专用光源系统，由光频可调的激光器和专用调制信号发生模块构成；调制信号发生模块中的D/A输出接激光器调制出入；调制信号发生模块输出的调制信号具有频率调节、幅度调节和锯齿波/倒锯齿波选择输入功能；调制信号作用在激光器，输出光频随调制信号波形同步变化的激光。

4.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是所述信号采集和处理模块包括信号调理、信号采集、处理单元、终端显示和外部接口；接光电探测器输出的信号调理输出依次串接信号采集和处理单元，处理单元输出有终端显示和外部接口；

信号采集和处理模块通过带通滤波方法，将传感器组内各迈克耳逊干涉仪的干涉信号从传感器组信号中分离出来，实现解复用；滤波器中心频率为该传感器干涉信号主频率，带宽为锯齿波频率，从传感器组干涉信号中将各传感器的载波信号分离出来，分理出来的载波信号为近似单频余弦信号，使用相位载波调制解调方法解调出原始泄漏声波信号，计算相邻两个传感器检测到的泄漏声波信号的时延差，结合泄漏声波在管道上的传播速度，即可获得泄漏位置。

5.根据权利要求1所述的一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是所述各传感器的两个干涉臂不等长，存在一个臂长差，且传感器组内的各传感器的臂长不等长；

所述传感器组的数量至少为1个，各传感器组均由若干个迈克耳逊干涉仪或马赫曾德干涉仪传感器构成，各传感器安装在管道外壁上，相邻两个传感器的间距为50m-2km，每2-10个传感器构成一个传感器组。

6.根据权利要求3所述的一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是所述调制信号发生模块采用数字调制电路，调制信号发生模块输出的锯齿波或倒锯齿波信号要求幅度最大为±5V，频率最大为200KHz。

7.根据权利要求3或6所述的一种天然气管道泄漏光纤监测传感器的复用/解复用系统，其特征是调制信号发生模块的光源调制电路主要由运算放大器U7、DFB激光器U8、运算放大器U9和2个三极管Q4、Q5组；U7的7端接VDC，6端接电阻R18后与二极管D8、电容C41串联后与电容C38并联的电路再串联，6端接电阻R19后接VDC，同时再接二极管D4、D5、D6、D7的串联到地，4、7、8、9、10端接地，3端经电阻R17后接地，2端与接U8的端；U8的1、14端接地，12端经电容C34接地，5、11端接VDC，4端接PDne，6端接TEC+，3端经扼流圈L3与电阻R20串联后接三极管Q4的集电极，同时3端经扼流圈L3与电阻R21串联后接三极管Q5的集电极；U9的1、2端之间并联电阻R22和电容C39后由1端接电阻R25到6端，Pdne接电阻R30再串联电阻R27接U9的3端，同时接Pdne的电阻R30与电位器阻R31、电阻R 32、电容C43三者并联后串联接地，5端经电阻R24接VREF，7端经电阻R28与8端经电阻R26共接电容C45到地；从电容C45的上端接出经二极管D11、D12至Q4的基极，同时基极接电容C44到地，同时经二极管D10与电阻R29串联也到地，Q4的基极接Q5的基极，而Q4、Q5的发射极接地。