[发明专利]基于相位信号载波技术的光纤智能监测系统及监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及监控领域，具体地，涉及一种基于相位信号载波技术的光纤智能监测系统及监控方法。

背景技术

目前，随着经济和社会的发展，入侵监测越来越得到人们的重视，科学技术日益为人们提供了越来越多的选择，光纤传感技术无疑是入侵监测的有效手段。由于其诸多优良品质使其在工程监测、航空航天、船舶工业、电力工业、石油化工、国防乃至医学等诸多领域有广阔的应用前景。如何提高光纤传感系统的空间分辨率、改善探测灵敏度、扩大测量范围、缩短相应时间成为各国竞相研究的热点。干涉型光纤传感原理简单，使用普通光纤，成本低，实时性好。但现有的干涉型光纤传感的灵敏度低、监控范围较小。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于相位信号载波技术的光纤智能监测系统及监控方法，以实现灵敏度高、探测范围大的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于相位信号载波技术的光纤智能监测系统，包括分布于传感区域的两芯闭环感应光缆、光包、信号处理单元和PC主机，所述两芯闭环感应光缆感应到的信号依次通过光包和信号处理单元传递给PC主机；

所述两芯闭环感应光缆：用于感知传播至两芯闭环感应光缆铠甲上的振动和应力变化信息；

所述光包：完成对来自信号处理单元的光源进行分光，对分光后的光源进行电力载波调制，根据上述两芯闭环感应光缆感知的振动和应力变化信息产生回传光干涉，并将干涉光输送至信号处理单元；

所述信号处理单元：向上述光包发送激光光源和电调制信号，同时接受上述光包发送的回传干涉光，对干涉光进行光电转换进而进行信号处理，并将处理过的信息发送给PC处理系统；

所述PC主机：接收上述信号处理单元的信息并进行分析，判断振动情况以及定位振动触发点，通过提取告警震动信号，利用声音识别技术实现入侵物的类型划分。

根据本发明的优选实施例，所述光包和信号处理单元通过光纤尾纤盒连接。

根据本发明的优选实施例，所述两芯闭环感应光缆采用通信铠装光缆。

根据本发明的优选实施例，所述光包设置在电气井中。

根据本发明的优选实施例，所述信号处理单元包括FPGA、数/模转换器、可编程衰减模块、驱动电路、相位调制器、光电二极管、跨组放大器、VCA放大器、模/数转换器、DSP和RAM存储器，所述FPGA生成的正玄波动信号，经过数/模转换器后转变为模拟信号，通过可编程衰减模块将该模拟信号的电压幅值进行调制，将调制后的模拟信号通过驱动电路将电压信号转换成电流信号，将该电流信号通过相位调制器调制后完成电调制信号；

所述光电二极管接收到光包的干涉光信号后，通过光电二极管将该干涉光信号转化为电压信号，该电压信号依次经跨组放大器、VCA放大器和模/数转换器后转化为数字信号，该数字信号经FPGA传输给DSP，经DSP载波振动信号解调后，将解调后的信号储存到RAM存储器。

同时本发明还公开了一种基于相位信号载波技术的光纤智能监测系统的监控方法，包括以下步骤：

所述信号处理单元中嵌入了一个激光光源和正玄信号发生电路，分别产生一路激光和一路载波信号，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，每路激光通过一个Y波导利用上述载波信号完成正玄信号载波后，进入两芯闭环感应光缆；

所述两芯闭环感应光缆将感应的信息经光包调制形成两路干涉光，最后通过通信光纤将两路干涉光信号传输给信号处理单元；

所述信号处理单元接收上述的两路干涉光信号后，被光电二极管转换成两路电信号，通过放大、滤波和A/D转换后转换为数字信号；

信号处理单元中的DSP对上述数字信号进行信号解调后，将加载于正玄信号上的两路振动信号保留，滤除载波信号；

将上述解调的两路振动信号传输给PC主机；

所述PC主机对两路振动信号进行去噪处理，通过FFT变换实时展示振动信号的频谱，区分噪声信号和入侵振动信号，滤除噪声；

设定振动幅度的告警阈值，当上述两路振动信号其中的一路振动信号超出阈值，则分别截取该路振动信号指定长度的信号进行分析；

如果两路振动信号被确定为入侵扰动信号，则通过两路振动信号的时间差定位入侵扰动发生的位置；

所述PC主机通过上述对两路振动信号分析，并调用声音识别算法，将通过两路振动信号分析得出的告警信号与数据库中储存的信号进行比对，对入侵物的类型进行判别。