[发明专利]一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置及方法

说明书

本发明涉及分布式光纤在线振动预警，特设计一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置及方法。本发明光学部分包括FP脉冲激光器、EDFA模块、环形器、2*2耦合器、延时光纤、1*2耦合器、传感光纤、APD接收模块1、APD接收模块2和脉冲调制同步采样单元，FP脉冲激光器通过EDFA模块与环形器连接，环形器输出分别连接2*2耦合器和APD接收模块1，2*2耦合器输出分别连接延时光纤、1*2耦合器和APD接收模块2，1*2耦合器与被测传感光纤连接，脉冲调制同步采用单元分别与APD接收模块1、APD接收模块2和FP脉冲激光器。本发明通过对脉冲信号的背向散射的分时检测，使事件检测定位相对简单。

技术领域

本发明涉及分布式光纤在线振动预警，特设计一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置及方法。

背景技术

分布式光纤传感技术以普通光纤为传感单元，通过对光纤传输回的信号可以解析还原传感链路环境物理信号，可以快速的搭建大面积的传感网络，同时实现实时在线检测。针对当前广泛使用的全光纤传感技术的2种技术方案的优缺点对比如下所示：

1、全光纤干涉仪检测方案：

优点：使用连续信号光，信噪比较高，在实现长距离的监控时对硬件最小噪声要求较低；

缺点：a).当前原理是通过不同路径返回的信号产生干涉，一般系统需要同时布设多根光纤。需要专门布设传感光纤，不利于利用现有的通讯光网络。b).一般在线的传感网络需要提供异常事件定位功能，全光纤干涉方案的定位算法会相对复杂，同时会进一步提升系统的复杂程度。

2、基于相干光时域反射仪器检测方案：

优点：a).通过采集脉冲信号光在传感链路的背向散射信号，可以很简单的通过计算对应信号的飞行时间，进行事件的精准定位。b).由于使用了相干检测技术，克服了背向散射弱的问题，有利于长距离的光纤传感网络建立。c).信号的解调方案容易实现。

缺点：相干光时域反射方案对于系统的硬件要求非常高：a).背向散射信号光与本振光的相干条件：脉冲光源的线宽需要非常窄，以确保光源的相干长度满足需求。脉冲光源的成本较高。b).当前方案需要使用AOM对光源进行调制，大带宽AOM器件成本较高。c).背向散射信号非常弱，长距离背向散射回的信号能量非常低，对于采样硬件的噪声水平要求非常高。以上决定了该方案的成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置及方法。本发明使用FP激光器内调制作为脉冲信号光源，降低了系统搭建成本。通过对脉冲信号的背向散射的分时检测，使事件检测定位相对简单。

本发明的技术方案是：一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，包括光学部分和采样数据处理单元，采样数据处理单元对采样数据进行处理分析，负责实时监控，其特征在于：光学部分包括FP脉冲激光器、EDFA模块、环形器、2*2耦合器、延时光纤、1*2耦合器、传感光纤、APD接收模块1、APD接收模块2和脉冲调制同步采用单元，FP脉冲激光器通过EDFA模块与环形器连接，环形器输出分别连接2*2耦合器和APD接收模块1，2*2耦合器输出分别连接延时光纤、1*2耦合器和APD接收模块2，1*2耦合器与被测传感光纤连接，脉冲调制同步采用单元分别与APD接收模块1、APD接收模块2和FP脉冲激光器。

根据如上所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，其特征在于：采样数据处理单元根据差分强度解调获取振动信号。

根据如上所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，其特征在于：采样数据处理单元根据振动信号在时域上的位置，计算得到振动源的距离。

根据如上所述的一种基于白光干涉的振动在线光纤监控装置，其特征在于：采样数据处理单元的采样率100M。

本发明还公开了一种基于白光干涉的振动在线光纤监控方法，其特征在于：包括以下步骤：