一种分布式振动光纤防范系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及传感器技术领域，具体地，涉及一种分布式振动光纤防范系统。
【背景技术】
[0002] 光纤作为传感器，外界扰动会对光纤产生作用，从而改变光纤中光束传播的光程， 引起位相变化，采用干涉测量技术可以检测出这种位相变化，然后通过相应的算法可以得 到扰动距离等信息。与传统的传感方法相比，分布式光纤传感具有灵敏度高、距离远、体积 小、无电磁干扰等诸多优点。目前，光纤传感技术的研宄内容除了光路拓扑和检测技术之 外，更多的关注于系统中对检测信号的实时处理，即所使用的算法设计，包括位相解调算 法、定位算法及模式识别等。
[0003] 基于Sagnac光纤干涉仪方法，原理如图1所示。
[0004] 基本光路由光源、探测器、3dB耦合器及一个光纤环路构成。光由耦合器分成两路 沿两个方向在光纤环路中传输，然后返回到耦合器处相干再输出到探测器。当光纤环路上 没有扰动时，两个方向的光程相同，两路相干叠加时位相差稳定，探测器输出为直流。当环 路中距离环路中点距离z的某点出现扰动时，扰动改变了传输光的相位变化，在耦合器处 会形成与扰动特征相关的不稳定位相差变化。假设扰动引起的位相变化为Φα)，则在t0 时刻，到达親合器发生相干的两路光的位相分别为Φ (t〇-(L+z)/vp、Φ (t〇-(L-z)/vp，可推 导出它们的位相差正比，从中可看出Sagnac环输出的相干信号中包含了扰动变化和位置 信息。
[0005] 在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在可靠性低、抗干扰 能力弱和稳定性差等缺陷。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种分布式振动光纤防范系统，以实 现可靠性高、抗干扰能力强和稳定性好的优点。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种分布式振动光纤防范系统， 包括并行设置在待测区域、且共用两条光纤的双Sagnac光路拓扑结构，以及依次与所述双 Sagnac光路拓扑结构连接的数据同步器和PC工控机。
[0008] 进一步地，所述双Sagnac光路拓扑结构，包括第一光源LD1、第二光源LD2、第一光 纤、第二光纤、第一本地正弦位相调制器、第二本地正弦位相调制器、第一探测器PIN1、第二 探测器PIN2、第一波分复用器、第二波分复用器、第三波分复用器和第四波分复用器；
[0009] 在所述双Sagnac光路拓扑结构的第一 Sagnac光路拓扑结构中，所述第一光源 LD1、第一本地正弦位相调制器、第一波分复用器、第一光纤、第二波分复用器、第四波分复 用器、第二光纤、第三波分复用器和第一探测器PINl依次连接；
[0010] 在所述双Sagnac光路拓扑结构的第二Sagnac光路拓扑结构中，所述第二光源 LD2、第二本地正弦位相调制器、第二波分复用器、第一光纤、第一波分复用器、第三波分复 用器、第二光纤、第四波分复用器和第二探测器PINl依次连接。
[0011] 进一步地，所述第一本地正弦位相调制器、第二本地位相调制器的型号，均为 TMS320D642AZDK600。
[0012] 进一步地，在所述第一光源LDl与第一本地正弦位相调制器之间，还连接有第一 A/D转换器；
[0013] 和 / 或，
[0014] 在所述第二光源LDl与第二本地正弦位相调制器之间，还连接有第二A/D转换器。
[0015] 进一步地，所述数据同步器的型号为XC3S500E-4P02081。
[0016] 本实用新型各实施例的分布式振动光纤防范系统，由于包括并行设置在待测区 域、且共用两条光纤的双Sagnac光路拓扑结构，以及依次与双Sagnac光路拓扑结构连接的 数据同步器和PC工控机；从而可以克服现有技术中可靠性低、抗干扰能力弱和稳定性差的 缺陷，以实现可靠性高、抗干扰能力强和稳定性好的优点。
[0017] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
[0018] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0019] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用 新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0020] 图1现有Sagnac环原理图；LD :激光二极管（光源）；ΡΙΝ:光电检测器（光电二极 管、探测器）；CW :顺时针传播；CCW :逆时针传播；
[0021] 图2为本实用新型中实际光路原理图；WDM :波分复用；
[0022] 图3为本实用新型中光纤接线图，其中，（a)为第一光纤接线图，（b)为第二光纤接 线图；
[0023] 图4为本实用新型中算法流程示意图；
[0024] 图5为本实用新型中算法的工作原理示意图；
[0025] 图6为本实用新型中位相解调采样示意图；
[0026] 图7为本实用新型中实现所得的两路数据同步的相关系数曲线图。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0028] 根据本实用新型实施例，如图1-图7所示，提供了一种分布式振动光纤防范系统。
[0029] 本实用新型的技术方案，详细说明如下：
[0030] 1.系统结构
[0031] 因为一个Sagnac环还不足以从解调相移信号中提取距离信息，如果使用两个 Sagnac干涉环，扰动对应于两个环的不同位置，通过求解相应的解调信号，并通过幅度比方 法就可以解出距离信息。本系统双Sagnac光路拓扑结构如图2和图3所示。
[0032] 采用WDM来构成双Sagnac结构。光源LDl、第一光纤、第二光纤和探测器PINl构 成一个中心波长为λ 1的Sagnac环，光源LD2、第一光纤、第二光纤和PIN2构成另一个中心 波长为λ2的Sagnac环，两个Sagnac环共用相同的传感第一光纤和第二光纤。当扰动发 生时，两个环路中的位相差正如前面所述，相比可以提取出具体的距离信息，即下式：
[0033]
【主权项】
1. 一种分布式振动光纤防范系统，其特征在于，包括并行设置在待测区域、且共用两条 光纤的双Sagnac光路拓扑结构，以及依次与所述双Sagnac光路拓扑结构连接的数据同步 器和PC工控机。
2. 根据权利要求1所述的分布式振动光纤防范系统，其特征在于，所述双Sagnac光路 拓扑结构，包括第一光源LD1、第二光源LD2、第一光纤、第二光纤、第一本地正弦位相调制 器、第二本地正弦位相调制器、第一探测器PIN1、第二探测器PIN2、第一波分复用器、第二 波分复用器、第三波分复用器和第四波分复用器； 在所述双Sagnac光路拓扑结构的第一 Sagnac光路拓扑结构中，所述第一光源LD1、第 一本地正弦位相调制器、第一波分复用器、第一光纤、第二波分复用器、第四波分复用器、第 二光纤、第三波分复用器和第一探测器PIN1依次连接； 在所述双Sagnac光路拓扑结构的第二Sagnac光路拓扑结构中，所述第二光源LD2、第 二本地正弦位相调制器、第二波分复用器、第一光纤、第一波分复用器、第三波分复用器、第 二光纤、第四波分复用器和第二探测器PIN1依次连接。
3. 根据权利要求2所述的分布式振动光纤防范系统，其特征在于，所述第一本地正弦 位相调制器、第二本地位相调制器的型号，均为TMS320D642AZDK600。
4. 根据权利要求2所述的分布式振动光纤防范系统，其特征在于，在所述第一光源LD1 与第一本地正弦位相调制器之间，还连接有第一 A/D转换器； 和/或， 在所述第二光源LD1与第二本地正弦位相调制器之间，还连接有第二A/D转换器。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的分布式振动光纤防范系统，其特征在于，所述数 据同步器的型号为XC3S500 E-4P02081。
【专利摘要】本实用新型公开了一种分布式振动光纤防范系统，包括并行设置在待测区域、且共用两条光纤的双Sagnac光路拓扑结构，以及依次与所述双Sagnac光路拓扑结构连接的数据同步器和PC工控机。本实用新型所述分布式振动光纤防范系统，可以克服现有技术中可靠性低、抗干扰能力弱和稳定性差等缺陷，以实现可靠性高、抗干扰能力强和稳定性好的优点。
【IPC分类】G01H9-00
【公开号】CN204346573
【申请号】CN201520029949
【发明人】罗广迪, 莫家庆, 吕小毅, 赵兴国, 谢毅宇, 赵峰辉
【申请人】新疆美特智能安全工程股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月15日