一种基于光纤偏振效应的振动传感系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种基于光纤偏振效应的振动传感 系统。
【背景技术】
[0002] 光纤振动传感器一般使用在周界安防领域，典型应用场所包括：博物馆、体育场 馆、国防通讯光缆、通信基站、飞机场、火车站、铁路沿线、油气管道等。
[0003] 现有的POTDR传感系统的信号光来自于前向传播的脉冲光的后向瑞利散射。其 主要问题在于，由于扰动位置影响了所有此位置后的信号的偏振态，所以系统只能定位第 一个扰动源，及职能定位一个位置的传感操作，大大影响了传感系统的工作精度和效率；同 时，由于普通单模光纤的后向瑞利散射系数很小，所以产生的信号光很弱，在几到几十纳瓦 的数量级；由于信号光的频率很高，在几十到上百兆赫兹，所以光探测器的噪声等价功率也 在数十纳瓦；最终导致系统的信噪比很低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供一种避免扰动相互干扰，提升多位置高效、高精度传感的分区域 型光纤振动传感系统。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于光纤偏振效应的振动传感系 统，包括：脉冲光源，产生光脉冲信号；
[0006] 光纤传感链路，接收所述光脉冲信号，并根据所述光脉冲信号生成反馈信号；
[0007] 检偏器和光探测器，将所述反馈信号进行检偏操作，并将所述反馈信号转换成电 信号输出；
[0008] 数据采集卡，接收所述电信号，转化存储并发送；
[0009] 绘图终端，获取所述数据采集卡的发送的数据信息，并绘制反馈信号的时域波形 图及频域图谱；
[0010] 其中，所述光纤传感链路包括：
[0011] 输入传导光纤，承载传递光脉冲信号；
[0012] 传感光纤，接收所述输入传导光纤的光脉冲信号，感应振动信号，产生反馈信号；
[0013] 反馈传导光纤，接收所述反馈信号，传递给所述检偏器。
[0014] 进一步地，所述传感光纤为多条，任一条所述传感光纤两端分别通过耦合器连通 所述输入传导光纤和所述反馈传导光纤，形成多条独立的传感探测支路。
[0015] 本实用新型提供的基于光纤偏振效应的振动传感系统通过在传感光纤链路中，设 置多个相互独立的传感光纤支路，实现多个位置的独立探测传感；同时，由于传感支路与光 脉冲信号传输的传导光纤相互独立，使得某一位置或多个位置的扰动或者传感操作，不会 影响其他位置的传感支路的脉冲信号传播，进而不会影响其他传感支路传感操作，从而大 大提升的传感系统的定位精度和效率。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型实施例提供的光纤振动传感系统结构示意图；
[0017] 图2为本实用新型实施例提供的单个反馈信号的时域波形图；
[0018] 图3为本实用新型实施例提供的多个反馈信号的时域波形图；
[0019] 图4为本实用新型实施例提供的反馈信号随时间变化的波形及进行傅里叶变换 后的频谱波形示意图。
【具体实施方式】
[0020] 参见图1，本实用新型实施例提供的一种基于光纤偏振效应的振动传感系统，包 括：脉冲光源，产生光脉冲信号；
[0021] 光纤传感链路，接收光脉冲信号，经由传感链路产生反馈信号；
[0022] 在线检偏器，将反馈信号进行检偏操作；
[0023] 光探测器，接收检偏器的输出信号，转换成电信号输出；
[0024] 数据采集卡，接收光探测器的电信号，转化存储并发送；
[0025] 绘图终端，接收数据采集卡输出数据并绘制反馈信号的时域波形图及其频域图 谱；
[0026] 其中，光纤传感链路包括：
[0027] 输入传导光纤，承载传递光脉冲信号；
[0028] 传感光纤，接收输入传导光纤的光脉冲信号，感应振动信号，产生反馈信号；
[0029] 反馈传导光纤，接收反馈信号，传递给检偏器；
[0030] 数据控制处理模块与脉冲光源建立实时通信，实现光源的控制。
[0031] 基于光纤偏振效应的振动传感系统的工作过程为：脉冲光源产生光脉冲信号，沿 输入传导光纤传递，在传递过程中，进入传感光纤；传感光纤产生反馈光信号经由输出传导 光纤传递给检偏器，然后到达光电探测器转换成电信号，由数据采集卡转换存储，输出给绘 图终端，绘制反馈信号波形图以及傅立叶变换后的频域图谱，实时传感探测振动情况的结 果探测结果。
[0032] 现有技术中，当一个传感位置点动作或者受到扰动后，沿脉冲传播方向上，此位置 点后的所有传感位置的定位都将受到影响，严重影响了传感系统的定位精度和工作效率。
[0033] 本实施例中，多条传感光纤相互独立，从脉冲信号的接入，到反馈信号的输出，均 独立进行，避免了相互干扰。
[0034] 传感光纤为多条，任一条所述传感光纤两端分别通过耦合器连通输入传导光纤和 反馈传导光纤，形成多条独立的传感探测支路。其中，在输入传导光纤和反馈传导光纤分别 设置对应的两个耦合器，直接实现脉冲信号的接入和反馈信号的输出进入检偏器，光路结 构独立。进而避免了相互干扰，从而大大提升了定位精度和工作效率。同时，能够提升光纤 振动传感系统的信噪比，且完全不存在信号的卷积问题和相干噪声问题。鉴于，传感光纤 的扰动仅仅影响经过本传感光纤的光信号的偏振态，对于经过其他传感光纤的光信号无影 响，实现了多点同时监测。
[0035] 同时，为了弥补由于光纤损耗带来的系统动态范围随着距离的增加而减小的现 象，可以随着距离的增加，通过改变耦合器的分光比达到提高进入传感光纤的光功率，使得 每个反射点的强度基本一致，保持系统的动态范围，提升反馈信号的保真度，提升信号处理 的效率。
[0036] 参见图2、图3和图4,设脉冲宽度为ST(ns，纳秒），光在真空中的传播速度为c， 光纤折射率为n，则光脉冲在光纤中的长度1为：
【主权项】
1. 一种基于光纤偏振效应的振动传感系统，其特征在于，包括： 脉冲光源，产生光脉冲信号； 光纤传感链路，接收所述光脉冲信号，并根据所述光脉冲信号生成反馈信号； 检偏器和光探测器，将所述反馈信号进行检偏操作，并将所述反馈信号转换成电信号 输出； 数据采集卡，接收所述电信号，转化存储并发送； 绘图终端，获取所述数据采集卡的发送的数据信息，并绘制反馈信号的时域波形图及 频域图谱； 其中，所述光纤传感链路包括： 输入传导光纤，承载传递光脉冲信号； 传感光纤，接收所述输入传导光纤的光脉冲信号，感应振动信号，产生反馈信号； 反馈传导光纤，接收所述反馈信号，传递给所述检偏器。
2. 如权利要求1所述的基于光纤偏振效应的振动传感系统，其特征在于：所述传感光 纤为多条，任一条所述传感光纤两端分别通过耦合器连通所述输入传导光纤和所述反馈传 导光纤，形成多条独立的传感探测支路。
【专利摘要】本实用新型属于光纤传感技术领域，公开了一种基于光纤偏振效应的振动传感系统，包括：脉冲光源；光纤传感链路，接收光脉冲信号，产生反馈信号；检偏器，将反馈信号进行检偏操作；光探测器，将光信号转换成电信号输出；数据采集卡，接收电信号，转化存储并发送给下一级电路；绘图终端，接收电信号并转换获取反馈信号的时域波形图，并对其进行傅立叶变换获取反馈信号的频域图谱；其中，光纤传感链路包括：输入传导光纤，承载传递光脉冲信号；传感光纤，接收所述输入传导光纤的光脉冲信号，感应振动信号，产生反馈信号；反馈传导光纤，接收所述反馈信号，传递给所述检偏器。本实用新型通过多个独立的传感支路实现多点传感，避免相互干扰，影响传感效率。
【IPC分类】G01H9-00
【公开号】CN204514460
【申请号】CN201520168665
【发明人】唐明, 王超东, 吴昊, 赵灿, 曹锋
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月24日