[发明专利]一种多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统

权利要求书

1.一种多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统，包括超窄带激光器(1)，其特征在于，所述窄带激光器(1)的输出光依次经第一光纤分束器(2)的第一端臂、第一偏振控制器(3)、声光调制器(4)和第一光纤放大器(5)，进入第一光纤环行器(6)，并经第一光纤光栅(7)滤波后，再经第二光纤环行器(8)进入传感光纤(9)；光纤的后向散射光经第二光纤环形器(8)和第二光纤放大器(10)后被第二光纤分束器(11)分为两束信号光，其中，第一束信号光经第三光纤环行器(12)和第二光纤光栅(13)滤波后，经第一扰偏器(14)后进入合束器(19)；同时第一光纤分束器(2)的第二端臂的输出光依次经第二偏振控制器(15)、电光调制器(17)、第二扰偏器(18)后而进入合束器(19)，进入合束器(19)的两束光发生干涉后其输出光依次进入第一光电探测器(20)、微波混频器(21)、微波下变频器(22)和数据采集卡(26)；所述第二光纤分束器(11)输出的第二束信号光经第四光纤环行器(23)和第三光纤光栅(24)滤波后，依次进入第二光电探测器(25)和数据采集卡(26)，由计算机(27)实现两路信号的处理和显示。

2.根据权利要求1所述的多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统，其特征在于，所述的第一光纤分束器(2)和第二光纤分束器(11)均为可调分光比光纤分束器。

3.根据权利要求1所述的多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统，其特征在于，所述的第一光纤光栅(7)、第二光纤光栅(13)和第三光纤光栅(24)均为利用负热膨胀系数材料封装的温度补偿布拉格光纤光栅。

4.根据权利要求1所述的多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统，其特征在于，所述的第一光纤光栅(7)、第二光纤光栅(13)和第三光纤光栅(24)均为具有极窄3dB带宽的布拉格光纤光栅，其中，第一布拉格光纤光栅(7)和第三布拉格光纤光栅(24)的中心反射波长均等于所述超窄带激光器(1)光源的波长，而第二布拉格光纤光栅(13)的波长比第一布拉格光纤光栅(7)的波长大。

5.根据权利要求1所述的多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统，其特征在于，所述电光调制器(17)还与微波扫频源(16)相连，所述微波扫频源(16)为输出功率可调、频率可调的低相位噪声信号源，功率输出范围为3dBm～10dBm，频率输出范围为10.5～11.5GHz，最小调节步进值应小于50KHz。

6.根据权利要求1所述的多功能型结构健康和边界安防光纤监测系统，其特征在于，经第二光纤光栅(13)提取的信号光为携带待测结构温度和应变信息的光纤后向布理渊散射光，经第三光纤光栅(24)提取的信号光为携带待测边界入侵信息的光纤后向瑞利散射光，两者分别用于结构健康和边界安防信息的分析、处理和显示；根据前者的频率和功率，推算结构的温度和应变分布，根据后者光的功率分布曲线推算边界异常入侵信息，两者结合可对温度、应变、边界的异常情况进行监测和定位。