长距离光纤分布式振动监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及检测技术，特别是一种长距离光纤分布式振动监测装置。
【背景技术】
[0002]光纤分布式振动传感技术在周界安防、管线监护和光缆海缆等监护领域有着广泛的应用需求。以往的技术通常采用双向马赫曾德干涉仪或者光时域反射技术，检测距离较短且不能用于光缆中含有单向光放大器的环境。
【发明内容】
[0003]本实用新型是针对光纤分布式振动传感存在检测距离有限和抗干扰能力差的问题，提出了一种长距离光纤分布式振动监测装置，采用光脉冲时间编码方法，结合激光干涉检测和光纤技术，实现对光纤光缆沿线的外加振动信号进行检测和定位，不限检测距离的约束，适应各种检测环境。
[0004]本实用新型的技术方案为:一种长距离光纤分布式振动监测装置，包括脉冲编码器、相干激光光源、时间编码光源、第一光纤親合器、第二光纤親合器、第一波分复用器、第二波分复用器、干涉探测器、编码探测器和信号处理单元，所述的脉冲编码器分别与所述的相干激光光源和时间编码光源连接，时间编码光源与第一波分复用器连接，相干激光光源与所述的第一光纤耦合器连接，第一光纤耦合器分两路输出，其中一路通过光纤与所述的第二光纤耦合器连接，另一路与第一波分复用器连接，第一波分复用器与第二波分复用器通过光纤连接，第二波分复用器与第二光纤耦合器连接，第二光纤耦合器与所述的干涉探测器连接，干涉探测器与所述的信号处理单元连接，第二波分复用器与所述的编码探测器连接，编码探测器与信号处理单元连接。
[0005]脉冲编码器对相干激光光源和时间编码光源进行按格雷码的序列编码，被编码的相干激光光源输出光脉冲进入到光纤系统，先被第一光纤耦合器分两路，一路通过光纤传输后再经过串联的第一波分复用器和第二波分复用器进入到第二光纤耦合器，另一路直接向前传输后进入第二光纤耦合器，第二光纤耦合器输出信号到干涉探测器roi，得到干涉光信号，两个光纤耦合器之间两路光缆长度相等；被编码的时间编码光源通过光纤传输后经过串联的波分复用器进入到编码探测器，干涉探测器和编码探测器将按得到的光信号进行光电转换，转换后的电信号进入到信号处理单元，信号处理单元处理信号，实现对振动信号的定位。
[0006]所述两个光纤耦合器之间传输光缆的长度L满足条件以下:T = Lrwf/c>M/f，其中nrff为光纤的有效折射率，c为光在真空中的光速，T为一组格雷码的周期，Μ为格雷码码位数，f为AD采样频率。
[0007]所述两个光纤耦合器之间传输光缆传输距离过长时，在满足两个光纤耦合器之间传输光缆的长度L满足条件的情况下，在光纤中增加单向传输放大模块。
[0008]所述长距离光纤分布式振动监测装置的监测方法，编码探测器得到序列脉冲，相邻两组编码脉冲之间的时间间隔为T，对于两个光纤耦合器之间传输光缆传输距离，有T =neffL/c ；
[0009]干涉探测器得到干涉脉冲序列S，每个序列的第一个脉冲SN与时间脉冲N对应，最后一个脉冲SN+1与时间脉冲N+1对应，在N和N+1之间插入Μ个格雷码编码的脉冲，Μ由探测定位的精度确定，对应脉冲周期为Λ ；
[0010]当光缆上某一位置X发生振动事件的时候，通常第Ν组编码脉冲已经往前传输τ时间，在信号处理单元中，每探测得到一个时间编码脉冲Ν，就打开相应的高速计数器，记录下时间τ，并同时启动对干涉探测器探测到的信号的分析，当从干涉脉冲序列S中确定有事件发生是，即停止对τ的计时，利用这个时间τ，结合干涉脉冲的编码序列号Μχ，就可以得到振动发生的位置为:
[0011]X = (MX Λ - τ )C/neffo
[0012]本实用新型的有益效果在于:本实用新型光纤分布式振动监测装置及监测方法，适用于含有或不含有光中继放大器的长距离光缆的外部安全监护。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型长距离光纤分布式振动监测装置结构示意图；
[0014]图2为通信传输光缆中的光放大环节示意图；
[0015]图3为本实用新型实施例示意图；
[0016]图4为本实用新型编码和探测示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，长距离光纤分布式振动监测装置结构示意图，脉冲编码器Μ对相干激光光源L1和时间编码光源L2进行按格雷码的序列编码，被编码的光源输出光脉冲进入到光纤系统，相干激光光源L1发出的相干光脉冲通过光纤耦合器C1分成两路，分别进入到传输光缆的两根光纤中，一根光纤直接向前传输后再经过光纤耦合器C2，另一根光纤依次通过波分复用器Wl、W2进入光纤耦合器C2，光纤耦合器C2输出信号进入到干涉探测器roi，得到干涉光信号；脉冲编码器Μ通过内部高精度时钟，采用二进制格雷码方式对时间编码光源L2进行精确编码，时间编码光源L2发出的特定编码的序列光脉冲则经过波分复用器W1进入到传输光缆，再经过波分复用器W2进入到编码探测器H)2。L1和L2的脉冲序列根据光缆的长度和编码的位数来确定，即发出第一组格雷编码脉冲之后，根据光缆的精确长度，在确定这组脉冲已经完全到达PD1和TO2的情况下，再发出下一组格雷编码脉冲。PD1和PD2将得到的光信号进行光电转换，转换后的电信号进入到信号处理单元进行相应的模数AD转换，并进行高速数字信号处理，首先从TO2中得到的光脉冲信号中采用时钟恢复技术恢复时钟源，供给后续电路作为时间基准，同时从干涉脉冲信号中经过信号分析，提炼出作用在光缆上的振动信息，依据该信息的能量特征，结合时间编码信号，确定能量最集中的点所对应的时间编码，由此得到振动信号作用在光缆上的确切时间，再得到该振动信号所发生的在光缆上的具体位置，实现对振动信号的定