专利名称：链路保护式光纤光栅传感结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一类用于需要实时监测的国家重点工程和重要装备的传感监测网 络系统的传感网络模型，隶属于工业控制与传感技术领域。
背景技术：
光纤光栅(FBG)传感器被认为是最有希望应用于实际的新型光纤传感技术之一。与 传统的电子传感器相比，它不仅具有不受电磁干扰、远距离全光测量、高测量精度和传 感器检测量是波长信息等特点，而且可以将多个传感器分布成传感网络。传统上，光纤 光栅传感网络一般都采用串联(波分复用)和并联(空分复用)的形式，网络结构简单， 理论分析表明其可满足大规模远距离传感网络的需要。然而，对于那些需实时监测的工程和装备，如大坝等，工作环境相对恶劣，而且对传感网络的生存性提出了很高的要求，希望网络一个或几个链路失效时，仍能正常运行。 目前面向工程应用现场所构建的各类光纤光栅传感网络尚未考虑其生存性问题，也没有 相应的保护措施和策略。发明内容为了克服目前基于光纤光栅传感网络在生存性方面的不足，本实用新型提出了 -种实时性能更好的链路保护式光纤光栅传感结构，保证网络的一处或几处链路失效的 情况下，网络中的各个传感器仍可以正常工作。本实用新型采用如下技术方案一种用于传感监测网络系统的链路保护式光纤光栅传感结构，包括主节点和至少2个从节点，主节点分别通过传输支路与从节点连接，在相邻的从节点之间连接有传感 支路。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点针对目前基于光纤光栅传感器网络的生存性能不足的缺点提出了扇形子网模型。本 实用新型很好的考虑了网络的生存性能，保证网络在一处或多处链路发生失效的时候， 网络中的传感器可以正常工作。其中，针对实际使用中对不同的生存性能和实时性能需求，设计了四种不同的从节 点。其中方案c、 d的网络较方案a、 b的网络的生存性能要更为突出，这是由于方案c、 d中允许光通过不同的传感支路，从而可以承受网络中更多的链路失效。而网络从节点 采用方案d和方案b较网络从节点采用方案a和c的实时性能更为突出，这主要是为方 案b、 d中可以使用耦合器，使光通过该节点时可以一分为二同时送入不同的传感支路 中，而不必像方案a、 c那样需要光开关在不同的传感支路中往复切换，从而节省了时 间。为了进一步的提高网络的生存性能，以适用于那些对网络生存性能要求较高的场 合，将传感支路设计成环形结构。采用环形模型后可以保证当传感支路中的一处或多处 链路发射失效时传感器能够正常工作。同时，为了将光引入环中，设计了两种不同的环 入口节点，不同的节点光在环中的运行的方向也有所不同。入口节点的优点是简单可靠， 并且结构上扇形子网的从节点大体相似，从而可以节约生产成本。
图1是本实用新型总体框图。图2是本实用新型主节点结构图，其中，(a)为主节点的一个实施例，5为1XN 耦合器；(b)为主节点的另一个实施例，6为1XN光开关。图3是本实用新型从节点结构图，其中，(a)为从节点第一个实施例，(b)为从节 点的第二个实施例，(c)为从节点第三个实施例，(d)为从节点第四个实施例。图4是本实用新型实施例的结构示意图。图5是本实用新型入口节点结构图，其中，(a)为入口节点的一个实施例，(b)为 入口节点的另一个实施例。
具体实施方式
参照图l， 一种用于传感监测网络系统的链路保护式光纤光栅传感结构，包括主节 点1和至少2个从节点3，主节点1分别通过传输支路2与从节点3连接，在相邻的从 节点3之间连接有传感支路4。
参照图3，从节点3可以采用下列之一的技术方案方案b:参照图3b，从节点3由3X3光开关9和1X2耦合器8组成，3X3光开 关9的a端口与传输支路2连接，b端口及c端口分别连接于与其相邻的传感支路4，lX2 耦合器8的三个端口分别与3X3光开关9的其余三个端口连接。方案c:参照图3c，从节点3由三个1X2光开关7组成，其中第一光开关的第二 端口与第二光开关的第二端口连接，第二光开关的第三端口与第三光开关的第三端口连 接，第三光开关的第二端口与第一光开关的第三端口连接，三个1X2光开关7的第一 端口分别作为从节点3的a端口、 b端口及c端口，从节点3的a端口与传输支路2连 接，从节点3的b端口及c端口分别连接于与其相邻的传感支路4。方案d:参照图3d，从节点3由1X2耦合器8及两个1X2光开关7组成，1X2 耦合器8的两个输出端分别与两个1 X2光开关7中的一个端口连接，两个1X2光开关 7中的另一个端口相互连接，1X2耦合器8的输入端、两个1X2光开关7中的第三个 端口分别作为从节点3的a端口、 b端口及c端口，从节点3的a端口与传输支路2连 接，从节点3的b端口及c端口分别连接于与其相邻的传感支路4。方案a:参照图3a，从节点3采用1X2光开关。参照图4，上述传感支路4采用光纤光栅传感器18,光纤光栅传感器18通过入口 节点10与从节点3连接。入口节点IO可以采用下列之一的技术方案方案l,参照图5a，入口节点10由三个1X2光开关7组成，其中第一光开关的第 二端口与第二光开关的第二端口连接，第二光开关的第三端口与第三光开关的第三端口 连接，第三光开关的第二端口与第一光开关的第三端口连接，三个1X2光开关7的第 一端口分别作为入口节点10的a端口、 b端口及c端口，入口节点lO的a端口与从节 点3连接，入口节点10的b端口及c端口分别与光纤光栅传感器18的两端连接。方案2，参照图5b，入口节点10由lx2耦合器8及两个lX2光开关7组成，1><2 耦合器8的两个输出端分别与两个1X2光开关7中的一个端口连接，两个1 X2光开关 7中的另一个端口相互连接，lx2耦合器8的输入端、两个1X2光开关7中的第三个 端口分别作为入口节点10的a端口、 b端口及c端口，入口节点10的a端口与从节点 3连接，入口节点10的b端口及c端口分别与光纤光栅传感器18的两端连接。
权利要求1、一种用于传感监测网络系统的链路保护式光纤光栅传感结构，包括主节点(1)和至少2个从节点(3)，主节点(1)分别通过传输支路(2)与从节点(3)连接，其特征在于在相邻的从节点(3)之间连接有传感支路(4)。
2、 根据权利要求1所述的链路保护式光纤光栅传感结构，其特征在于从节点(3) 由3X3光开关(9)和1X2耦合器(8)组成，3X3光开关(9)的a端口与传输支路(2)连接，b端口及c端口分别连接于与其相邻的传感支路(4)， 1X2耦合器(8)的 三个端口分别与3X3光开关(9)的其余三个端口连接。
3、 根据权利要求1所述的链路保护式光纤光栅传感结构，其特征在于从节点(3) 由三个1 X2光开关(7)组成，其中第一光开关的第二端口与第二光开关的第二端口连 接，第二光开关的第三端口与第三光开关的第三端口连接，第三光开关的第二端口与第 一光开关的第三端口连接，三个1X2光开关(7)的第一端口分别作为从节点(3)的 a端口、 b端口及c端口，从节点(3)的a端口与传输支路(2)连接，从节点(3)的 b端口及c端口分别连接于与其相邻的传感支路(4)。
4、 根据权利要求1所述的链路保护式光纤光栅传感结构，其特征在于从节点(3) 由1X2耦合器(8)及两个1X2光开关(7)组成，1X2耦合器(8)的两个输出端分 别与两个1X2光开关(7)中的一个端口连接，两个1X2光开关(7)中的另一个端口 相互连接，1X2耦合器(8)的输入端、两个1X2光开关(7)中的第三个端口分别作 为从节点(3)的a端口、 b端口及c端口，从节点(3)的a端口与传输支路(2)连 接，从节点(3)的b端口及c端口分别连接于与其相邻的传感支路(4)。
5、 根据权利要求1至4任意一项所述的链路保护式光纤光栅传感结构，其特征在 于传感支路(4)采用光纤光栅传感器(18)，光纤光栅传感器(18)通过入口节点(10) 与从节点(3)连接。
6、 根据权利要求5所述的链路保护式光纤光栅传感结构，其特征在于入口节点(IO) 由三个1X2光开关(7)组成，其中第一光开关的第二端口与第二光开关的第二端口连 接，第二光开关的第三端口与第三光开关的第三端口连接，第三光开关的第二端口与第 一光开关的第三端口连接，三个1X2光开关(7)的第一端口分别作为入口节点(10) 的a端口、 b端口及c端口，入口节点(10)的a端口与从节点(3)连接，入口节点(10)的b端口及c端口分别与光纤光栅传感器(18)的两端连接。
7、根据权利要求5所述的链路保护式光纤光栅传感结构，其特征在于入口节点U0) 由1X2耦合器(8)及两个1X2光开关(7)组成，1X2耦合器(8)的两个输出端分 别与两个1X2光开关(7)中的一个端口连接，两个1X2光开关(7)中的另一个端口 相互连接，1X2耦合器(8)的输入端、两个1X2光开关(7)中的第三个端口分别作 为入口节点(10)的a端口、 b端口及c端口，入口节点(10)的a端口与从节点(3) 连接，入口节点(10)的b端口及c端口分别与光纤光栅传感器(18)的两端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于传感监测网络系统的链路保护式光纤光栅传感结构，包括主节点(1)和至少2个从节点(3)，主节点(1)分别通过传输支路(2)与从节点(3)连接，在相邻的从节点(3)之间连接有传感支路(4)，针对目前基于光纤光栅传感器网络的生存性能不足的缺点提出了扇形子网模型，本实用新型很好的考虑了网络的生存性能，保证网络在一处或多处链路发生失效的时候，网络中的传感器可以正常工作，为了进一步的提高网络的生存性能，将传感支路设计成环形结构，采用环形模型后可以保证当传感支路中的一处或多处链路发射失效时传感器能够正常工作。
文档编号G02B6/26GK201035182SQ200720033990
公开日2008年3月12日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者孙小菡, 朴 韦 申请人:东南大学