[实用新型]一种大容量三角式无源光纤自诊断传感网络结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感网络结构，尤其是一种大容量三角式无源光纤自诊断传感网络结构。

背景技术

近年来，光纤传感器以其独特的优势在许多重要领域内发挥不可替代的作用。由于光纤具有频带宽、传输低损耗、体积小质量轻等优点，赋予了光纤传感器组成传感网进行大规模测量的能力。光纤传感器按照其传感原理、结构特点和一定的拓扑结构形成光纤智能传感网，在航空航天、桥梁、隧道、储油罐等环境极为严苛的条件下对被测物进行全天候实时监测。由于光纤本身较为脆弱，尤其是在恶劣环境工作时易出现传感器的损坏，可能导致故障传感器和与其同一通道内的其他传感器无法继续工作，这就需要传感网具备自诊断的功能，即自动发现光纤或传感器损坏点的位置，并报警。目前针对光纤智能传感网的研究还存在一定问题，例如传感器种类单一、传感器复用数量少、拓扑结构复杂及无法实现传感器故障的自诊断等。基于此，进行光纤智能传感网理论及关键技术的研究意义重大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种大容量三角式无源光纤自诊断传感网络结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种大容量三角式无源光纤自诊断传感网络结构，采用三角式拓扑结构，网络节点均使用光纤耦合器，每两个相邻的光纤耦合器之间连接通过波分复用器WDM将传感光信号接入与导出的光纤传感器；在系统的入射端注入监控光的同时在传感拓扑机构的监控信号接收端设有多个功率探测器。

所述光纤耦合器为3dB光纤耦合器。

所述功率探测器为高灵敏度光电探测器。

所述光纤传感器为分布式光纤传感器或分立式光纤传感器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的三角式光纤智能传感网络结构能够在仅使用少量光纤器件的无源低成本条件下，大幅增加光纤传感器的复用数量，配合结构简单且易实现的硬件控制系统完成对传感器网络的智能自诊断。

附图说明

图1为一种大容量三角式光纤自诊断传感网络结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型的大容量三角式无源光纤自诊断传感网络结构，采用三角式拓扑结构，网络节点均使用光纤耦合器2，每两个相邻的光纤耦合器2之间连接通过波分复用器WDM将传感光信号接入与导出的光纤传感器3；在系统的入射端1注入监控光的同时在传感拓扑机构的监控信号接收端设有多个功率探测器4。

所述光纤耦合器2为3dB光纤耦合器。

所述功率探测器4为高灵敏度光电探测器。

所述光纤传感器3为分布式光纤传感器或分立式光纤传感器。

本实用新型的大容量三角式光纤自诊断传感网络结构的实施方法：首先，整个网络的规模和接收端光电探测器的灵敏度共同决定了监控信号光的入射强度(图1所示为7层网络结构)，层数越多，光功率越高。监控光从入射端进入传感网后遍历整个拓扑结构，最终汇入接收端的光电探测器，并使得传感网中的各光纤段对于接收端的各探测器阵列有功率贡献上的唯一性，是该结构能够实现自诊断的理论依据，通过上位机编程实现对探测器接收功率的分析，从而得出具体断裂的某段光纤。实际操作中，由于各种损耗及WDM的存在导致各段光纤对探测器功率的贡献值均有差异，假设探测器的灵敏度足够高，则探测器阵列可识别出任意段光纤的断裂。需要指出的是，网络中存在非常少数的几对光纤理论上对探测器阵列的贡献值完全相同，在探测器灵敏度不足的情况下，应避免使用这几段光纤。除此以外，其他光纤的流经光功率对于探测器接收功率的贡献均是唯一的。此种方法结构简便易行、操作点单、成本较低，可以针对光纤传感器进行大规模的组网使用。

本实用新型采用三角式拓扑结构，网络节点均使用3dB耦合器，每两个相邻的光纤耦合器之间的连接光纤作为分布式光纤传感器的传感光纤或分立式光纤传感器的加载位置，通过使用WDM即波分复用器将传感光信号接入与导出。在系统的入射端注入监控光的同时在拓扑结构的监控信号接收端设有多个功率探测器，该系统能够通过分析判断传感网内探测器阵列所接收到的光强变化量而推导出传感网内的故障点位置，这是控制系统实现故障自诊断的依据。因网中的每一段光纤对于接收端探测器的功率贡献值都是唯一的，所以当传感网中某一段光纤或传感器损坏导致控制信号无法继续向下传输到达对应探测器时，通过计算相应各探测器所损失的功率值即可反推出传感网中的故障点,并自动报警。与此同时，各光纤传感器可以利用波分复用器在传感网中正常工作，互不影响。

综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本实用新型的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。