[发明专利]一种光纤振动探测系统

说明书

本发明提供一种光纤振动探测系统，它包括：用于产生激光的第一光源，用于感应外界振动或挤压的感应光缆，光电探测器，电信号放大模块，第二光源，集成图像采集系统和数字信号处理器的光学导航传感器，以及微处理器模块，其特征在于：第一光源在引导光缆内以单模形式传播，来自第一光源的激光经感应光缆调制后进入光电探测器获得电信号，该信号经放大模块增强放大后用于驱动第二光源，第二光源的光进入光学导航传感器实现成像并完成信号分析后输出二维的位移量信息及必要时的图像信息，这些信息被送入微处理器进一步分析以获得感应光缆的振动或挤压信息。系统将光纤传输的光转换成易于成像的光并利用二级信号处理，实现了高效低误报的远程振动探测。

技术领域

一种用于振动或压力感应的光纤探测系统，主要用于周界入侵防盗报警或者建筑设施的应变探测。

背景技术

光纤除了主要应用于通讯信号传输外，还用于各种物理特性的传感检测，包括：加速度，压力，温度等。由于光纤本身不需要供电，且不受电磁干扰的影响，在大型周界应用中，振动光纤获得越来越广泛的应用，单套系统可以实现几十米到几十公里的探测，相对于传统的带电探测系统（振动电缆，泄露电缆等），具有明显的优势。

振动光纤的应用最常用的技术是通过外界应变（振动或者挤压）而产生光的干涉，并对干涉信号进行检测，实现对应变的检测。而光干涉的获得方式主要有两类：一是利用两条独立光纤传输同源单色光，并最终耦合实现光的干涉，常见的有马赫-泽德干涉等；另一类是多模光纤内的模间干涉。而对于干涉信号的检测主要有两种方法：成像法和光电法。专利CN01823210.8（利用散斑图像处理技术检测和定位环境扰动的多光纤二维阵列装置）公布了一种多模干涉装置，其信号检测采用对散斑的CCD成像检测方法；专利CN02112077.3（全光纤纳米精度微位移与微振动干涉测量仪 ）公布了一种用多路光经光纤耦合获得干涉，而其信号通过光电探测器检测获得干涉信号的方法。传统的CCD成像检测方法因为设备复杂，成本高昂而难以实用；光电检测法则需要对光源进行非常稳定的控制，否则容易产生噪音，给后续的滤波带来困难，容易产生误报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单但具有很强噪音过滤能力，从而降低误报的振动光纤探测系统。

本发明提供一种光纤振动探测系统，它包括：用于产生激光的第一光源，用于感应外界振动或挤压的感应光缆及必要时增加的用于引入或者导出激光的引导光缆，光电探测器，电信号放大模块，第二光源，集成图像采集系统和数字信号处理器的光学导航传感器，以及微处理器模块，其特征在于：第一光源的激光在引导光缆内以单模形式传播，激光经感应光缆调制后进入光电探测器获得电信号，该信号经放大模块增强放大后用于驱动第二光源，第二光源的光进入光学导航传感器实现成像并完成信号分析后输出二维的位移量信息及必要时的图像信息，这些信息被送入微处理器进一步分析以获得感应光缆的振动或挤压信息。

可选的，用于感应振动或挤压的感应光缆相对于第一光源为多模光缆。

可选的，当感应光缆为多模光缆时，多模光缆两端以熔接方式连接引导光缆。

可选的，感应光缆相对于第一光源为单模光缆，感应光缆及必要的引导光缆构成马赫-泽德型，迈克尔逊型，萨格纳克型或法布里-珀罗型之任一多光路相位干涉仪的光路结构。

可选的，第一激光的波长为1310nm或1550nm。

可选的，多模感应光缆为50/125（μm）或62.5/125（μm）规格光缆；单模光缆为9/125（μm）光缆。

可选的，第二光源为可以在光学导航传感器内成像的可见光或者近红外LED或激光二级管。

可选的，光学导航传感器的信号输出接口为USB，且微处理器为电脑的CPU，光学导航传感器的信号通过USB口直接传输到电脑完成分析。

可选的，光学导航传感器为安华高的ADNS-9800或原相的PMW3360DM-T2QU。