[发明专利]一种基于光纤光栅的地面磁场监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅的地面磁场监测系统，其特征在于，所述系统包括：依次连接的脉冲光发生单元、光纤光栅传感单元及光信号处理单元；

所述脉冲光发生单元，用于产生脉冲光，并将该脉冲光传输至所述光纤光栅传感单元；

所述光纤光栅传感单元埋设在地面表层下，且用于根据接收的脉冲光在不同位置反射多个光信号，并将所述多个光信号均传输至所述光信号处理单元；

所述光信号处理单元，用于将接收的光信号转化为电信号，并根据所述电信号对地面磁场进行监测。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤光栅传感单元包括：埋设于地面表层下的传感光纤，以及分设在所述传感光纤的传感范围内的多个光纤光栅传感器，且各光纤光栅传感器与所述脉冲光发生单元间的距离均不相同；

所述传感光纤，用于接收所述脉冲光发生单元传输的脉冲光；

所述光纤光栅传感器，用于在所述传感光纤接收脉冲光时，反射光信号，且各所述光纤光栅传感器分别将光信号传输至所述光信号处理单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感光纤上远离所述脉冲光发生单元的一端设有镜面反射设备；

所述镜面反射设备，用于所述传感光纤在接收所述脉冲光发生单元传输的脉冲光后，将所述脉冲光进行镜面反射，得到反射光信号，并将所述反射光信号发送至所述光信号处理单元。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光信号处理单元包括：依次连接的光纤探测器、信号采集卡及信号处理器；

所述光纤探测器，用于接收所述光纤光栅传感单元反射的光信号，并将所述光信号转化为电信号，以及将所述电信号发送至信号采集卡；

所述信号采集卡，用于将接收的所述电信号发送至所述信号处理器；

所述信号处理器，用于根据接收的所述电信号对地面磁场进行监测，以及确定引起当前磁场变化的场景。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲光发生单元包括：相互连接的宽线宽频激光器及光纤放大器；

所述宽线宽频激光器，用于产生长脉冲光，并将该长脉冲光传输至所述光纤放大器；

所述光纤放大器，用于对接收的长脉冲光进行光信号放大，并将放大后的脉冲光传输至所述光纤光栅传感单元。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

环形器，用于将所述脉冲光发生单元发出的脉冲光传输至所述光纤光栅传感单元、以及将所述光纤光栅传感单元反射的光信号传输至所述光信号处理单元。

7.一种基于光纤光栅的地面磁场监测方法，其特征在于，所述方法包括：

在目标磁场监测范围内生成脉冲光，并将该脉冲光传输至埋设于地面表层下的传感光纤；

在传感光纤接收到光信号时，在不同位置处分别采集多个光信号；

将采集的多个光信号转化为电信号；

以及，根据多个所述电信号对当前目标磁场监测范围内的地面磁场进行监测。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在目标磁场监测范围内产生脉冲光，并将该脉冲光传输至埋设于地面表层下的传感光纤，包括：

在目标磁场监测范围内生成脉冲光；

对所述脉冲光进行光信号放大，并将放大后的脉冲光传输至埋设于地面表层下的传感光纤。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述电信号对当前目标磁场监测范围内的地面磁场进行监测，之前还包括：

对传输至所述传感光纤中的光信号进行镜面反射，并将所述反射光信号转化为电信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述电信号对当前目标磁场监测范围内的地面磁场进行监测，包括：

根据不同时间点对应的各所述电信号，确定当前目标磁场监测范围内磁场强度变化；

若经判断获知当前所述磁场强度变化超过预设强度阈值，则获取该磁场强度变化的变化频率值；

以及，根据所述变化频率值在预设的频率场景表中确定引起当前磁场变化的场景；

其中，所述频率场景表用于存储变化频率值与各场景的对应关系。