为3dB、50/50光親合器。
[0027]所述的待测光纤6为40km的单模光纤(SMF)。
[0028]所述的调制电路包括:信号发生器7、依次相连的声光调制器4、掺饵光纤放大器3和光环形器5，其中:信号发生器7与声光调制器4相连。
[0029]所述的光环形器5有3个端口 5a、5b和5c。
[0030]所述的解调和数据采集电路包括:光桥8、数据采集卡11、两个模数转换器10和两个并联的平衡光电探测器9，其中:两个并联的平衡光电探测器9的输入端与光桥8相连，两个平衡光电探测器9的输出端分别与两个模数转换器10的输入端相连，两个模数转换器10的输出端与数据采集卡11相连。
[0031]所述的光桥8对输入的光信号进行I/Q解调获取相位。
[0032]所述的数据采集卡11为8 - bit数据采集卡。
[0033]本实施例包括以下步骤:
[0034]步骤1、振动检测时，将PZT贴到待测光纤6的30km和40km处，振动信号通过信号发生器7加载到PZT上，PZT的振动强度和信号发生器7的加载电压成正比，同时在PZT上贴有加速度计以检测当前振动信号的加速度。
[0035]步骤2、窄线宽光纤激光器1产生的波长为1550nm的光信号通过光親合器2a分成两路:参考光A和探测光B ;信号发生器7合成60MHz调频信号，通过声光调制器4调制到进入声光调制器4的探测光B上；调制后的探测光B依次通过掺饵光纤放大器3放大、光环形器5的5a端口和5b端口输入待测光纤6，待测光纤6末端产生的瑞利背向散射光从光环形器5的5b端口进入光环形器5并通过5c端口输入光耦合器2b ;参考光A直接进入光耦合器2b与探测光B的瑞利背向散射光进行干涉；两路光通过光桥8后解调形成相位差。
[0036]步骤3、形成相位差的参考光A和探测光B依次通过平衡光电探测器9转化为电信号，通过模数转换器10变为数字信号后被数据采集卡11采集，将采集到的单个调频脉冲和待测信号进行相干处理，得到基于相位的距离-时间三维图，从而获取振动信号的信息。
[0037]所述的窄线宽光纤激光器1发射脉冲的重复频率是2kHz。
[0038]所述的掺饵光纤放大器3用于补偿调制带来的插入损耗。
[0039]所述的声光调制器4的调频时间为8 μ s，调制带宽为60MHz，单频信号抑制比大于30dBo
[0040]所述的声光调制器4输出的扫频光频率为60MHz，在0FDR中对应1.6m的理论空间分辨率。
[0041]所述的信号发生器7的扫频速度为7.5THz/s,调频范围为170?230MHz。
[0042]所述的参考光A和探测光B在经过光桥8后产生的相位差为90° ±5°。
[0043]所述的平衡光电探测器9的带宽为1.6GHzο
[0044]所述的数据采集卡11的采样率为2GS/s。
[0045]所述的数据采集卡11采集到的时域信号经过傅立叶变换即可得到待测光纤6的分布式背向散射信号。
[0046]如图2(a)和(c)所示，在待测光纤6的30km处，当有振动事件发生时，如图中A和D所示，强度图样和差分相位图样就会发散开。
[0047]如图2(a) - (c)所示，由于各个不同干涉点的光信号之间会相互干涉而导致干涉相长或干涉相消，如图中B、C和E所示，在干涉相消的区域，由于信噪比差会导致所得的信息不准确，产生”死区”。
[0048]如图2(d)所示，为待测光纤6中的一个连接头反射峰示意图，由图中可得，其空间分辨率为3.5m。
[0049]如图3 (a)、(b)所示，在待测光纤6的40km处，200Hz，0.08g的振动信号的振动区域F可基于相位提取被检测到，如图3(c)、(d)所示，相同振动事件则不能通过强度提取被检测到；即相对于基于强度的检测，基于相位的检测具有更高的振动强度灵敏度。
[0050]如图5所示，振动导致的相位偏离和振动强度之间符合较好的线性关系。
[0051]所述的声光调制器4的调频时间为8 μ s，相位噪声影响较小。
[0052]本实施例的探测范围为40km，灵敏度为0.08g。
[0053]本实施例在大幅减少相位噪声的同时，实现40km、响应频率800Hz和强度为0.08g的振动信号的探测范围。
【主权项】
1.一种基于光频域反射计的振动检测装置，其特征在于，包括:调制电路、待测光纤、依次相连的窄线宽光纤激光器、两个光耦合器、解调和数据采集电路，其中:调制电路并联设置于两个光耦合器之间，待测光纤与调制电路相连。2.根据权利要求1所述的基于光频域反射计的振动检测装置，其特征是，所述的调制电路包括:信号发生器、依次相连的声光调制器、掺饵光纤放大器和光环形器，其中:信号发生器与声光调制器相连。3.根据权利要求1所述的基于光频域反射计的振动检测装置，其特征是，所述的解调和数据采集电路包括:光桥、数据采集卡、两个模数转换器和两个并联的平衡光电探测器，其中:两个并联的平衡光电探测器的输入端与光桥相连，输出端分别与两个模数转换器的输入端相连，两个模数转换器的输出端与数据采集卡相连。4.根据权利要求1所述的基于光频域反射计的振动检测装置，其特征是，所述的光耦合器为50/50光親合器。5.根据权利要求1所述的基于光频域反射计的振动检测装置，其特征是，所述的窄线宽光纤激光器发射脉冲的频率是2kHz。6.根据权利要求2所述的基于光频域反射计的振动检测装置，其特征是，所述的声光调制器的调频时间为8 μ s，调制带宽为60MHz。7.根据权利要求3所述的基于光频域反射计的振动检测装置，其特征是，所述的光桥产生的相位差为90° ±5°。
【专利摘要】一种基于光频域反射计的振动检测装置，该装置包括：调制电路、待测光纤、依次相连的窄线宽光纤激光器、两个光耦合器、解调和数据采集电路，其中：调制电路并联设置于两个光耦合器之间，待测光纤与调制电路相连；调制电路包括：信号发生器、掺饵光纤放大器、声光调制器和光环形器；解调和数据采集电路包括：光桥、数据采集卡、两个模数转换器和两个并联的平衡光电探测器，其中：两个并联的平衡光电探测器的输入端与光桥相连，输出端分别与两个模数转换器的输入端相连，两个模数转换器的输出端与数据采集卡相连；本实用新型结合光频域反射计技术提取光信号的相位信息，实现长距离高灵敏度的振动检测。
【IPC分类】G01H9/00
【公开号】CN205120239
【申请号】CN201520667749
【发明人】何祖源, 樊昕昱, 刘庆文, 杜江兵, 马麟, 汪帅
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年8月31日