[发明专利]一种多功能分布式光纤传感装置

说明书

本发明提供了一种多功能分布式光纤传感装置，设有激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器、声光调制器、光纤环形器、光接口、第一光电探测器、第二光电探测器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器、第四带通滤波器、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、光开关、频率合成器、混频器、低通滤波器、双通道数据采集与处理模块以及计算机。本发明采用传感光信号的直接切换控制和双通道数据采集与处理模块对瑞利散射信号和布里渊散射信号进行处理，实现对被测光纤的衰减、振动、温度和应变信息的多功能监测和显示，信号提取与处理效率高，实用性更好，便于装置的商用化开发。

技术领域

本发明涉及光传感技术领域，具体涉及一种多功能分布式光纤传感装置。

背景技术

由于光纤可兼作通信和传感的介质，所以它的无源、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温等特点决定了它在全球能源互联网发展中具有巨大潜力。成熟的光纤传感技术和设备已经在电力行业有一定的应用，如拉曼光时域反射仪用于变压器温度监测、布里渊光时域反射仪用于海底电缆温度/应力监测、布里渊光时域分析仪用于输电线路覆冰监测、光纤光栅在开关柜温度监测中的应用等，而在智能变电站建设中全光纤电压互感器和电流互感器业已成为推进变电站智能化的必要设备。特别是在特高压电网中，单条输电线路的距离可达数千公里，长距离的线路难免受到各种各样自然因素的影响，一些极端的因素可能对输电线路安全造成重大影响，如雷击、覆冰、风偏、闪络等，因此需要相应的监测手段实时感知输电线路状态，及时预警或汇报危害性的事件。这客观上要求光纤传感器应具备多功能传感的能力以适应电力典型场景的应用需求。当前制约光纤传感及量测控制技术的主要因素在于传感系统的总体性能无法满足电网监测实际对多参量、广域化传感的需求。目前商用的光纤传感装置感知的物理参量比较单一，无法做到对温度、应力、舞动、振动、线路故障等状态参量的综合感知和分析，无法满足电力系统对多种状态参量感知的需求。

针对多功能或多参量分布式光纤传感的技术问题，申请号为201310066961.8的发明专利提供一种基于多机理融合的多参量分布式光纤传感器，它由参数可控光源、可调光信号处理系统、可重配置光电信号处理系统三部分组成，其中可调光信号处理系统的一端由光纤并联连接参数可控光源和可重配置光电信号处理系统，另一端设有可与待检测的多机理多结构的传感光纤相连接的接口。该发明提供的多参量分布式光纤传感器的最大特点是让多机理的光信号经光纤进入可调光信号处理系统完成光路控制后，经过待检测的多机理多结构的传感光纤，重返可调光信号处理系统，并在实现解复用和直接光功率检测、光相干检后进入可重配置光电信号处理系统进行分析检测。但是，光信号处理往返于可调光信息处理系统，控制的实现相对复杂。再者，申请号为201510581602.5的发明专利提出了一种基于分布式光纤传感的多功能海洋环境监测装置，它由海面平台、分布式光纤传感系统、绕缆盘、缆绳和锚体组成，而分布式光纤传感系统由分布式光纤传感系统干端机和光纤组组成，分布式光纤传感系统干端机包括光发射系统、光接收系统和信号处理系统，光发射系统用于产生分布式传感所用的光脉冲，光接收系统用于将光纤沿线各位置处返回的光信号转化为电信号，信号处理系统用于对电信号进行处理得到光纤沿线各位置处对应的海水温度、深度、密度和海流流速信息。该多功能海洋环境监测装置主要是通过对被测光纤与被测物进行结合实现多功能传感，装置结构本身的改进较小，所以主要用于海洋环境监测。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种多功能分布式光纤传感装置，采用传感光信号的直接切换控制和双通道数据采集与处理模块有针对性地对瑞利散射信号和布里渊散射信号进行相应处理，最终实现对被测光纤的衰减、振动、温度和应变信息的多功能监测和显示。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：