专利名称：改进型地毯式监测系统及监测方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及一种改进型地毯式监测系统及监测方法。
背景技术：
分布式光纤振动传感系统(PDVS)是一种基于瑞利散射的振动传感系统，如 图1所示。当脉沖光注入到传感光缆中，外界振动通过光弹效应对传感光缆中传 输的散射光产生相位调制，不同的散射光之间就会形成干涉，通过对干涉信号的 接收和处理，就可以获得某时刻沿传感光缆的振动分布，再以一定的重复频率发 射脉冲光，就可以获得随时间和空间分布的三维振动分布。为此，系统会产生大 量的数据，另外凄t据需要复杂的算法处理以对振动信号进行判断和分类，这对后 端处理系统提出了很高的要求。
在实际PDVS应用中，通常需要平行铺设多根传感光缆，构成光缆带，以获 得地毯式监测。如上所述，由于庞大的数据处理需求，将目前的PDVS系统直接 改成多通道PDVS系统是不现实的，只有通过并行多路一根传感光缆加一套采集 处理系统的组合，如图2所示的方式，才能实现上面所述的地毯式监测。组合方 式不仅成本高，还需要对不同采集处理系统进行同步和数据融合，增加了系统实 现难度。传统多通道系统中，每条光缆相互独立，分别探测光缆相邻点间的振动， 这种方式除了需要庞大数据处理以外，还额外引入了光缆间的共模振动干扰，增 加了数据处理难度。
可见，传统的单通道系统无法进行有效的安全防护，因为它对于"跨越"这 类行为无能为力。传统的多通道系统存在着系统性能与系统复杂度、系统成本之 间不可调和的矛盾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进型地毯式监测系统及监测方法。
4为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种改进型地毯式监测系统，包括光源，传感模块，多路耦合模块，偏振分
路器，采集处理系统；光源用以发射脉沖光；传感模块用以感应外界扰动，输出 调制的散射信号；多路耦合模块用以接收所述调制的散射信号，使调制的散射信 号发生干涉，输出干涉信号；偏振分路器用以解调多路耦合模块输出的干涉信号； 采集处理系统用以对偏振分路器输出的信号进行采集和处理。 作为本发明的一种优选方案，所述光源为窄线宽脉沖光源。 作为本发明的另一种优选方案，所述系统还包括同步控制模块，用以控制窄 线宽脉冲光源以设定的频率和脉宽发射脉沖光。
作为本发明的再一种优选方案，所述多路耦合模块为2xn多路光学耦合模块。
作为本发明的再一种优选方案，所述传感模块为并行铺设的n路传感光缆构 成的光缆带。
作为本发明的再一种优选方案，所述传感模块为等间距平行铺设的n路传感 光缆构成的光缆带。
改进型地毯式监测系统的监测方法，包括以下步骤
步骤一，窄线宽脉冲光源在同步控制模块的控制下，以设定的频率和脉宽发 射脉冲光；
步骤二， 2xn多路耦合模块将接收到的脉冲光平均分配到传感模块中的n 路传感光缆上，形成n路脉冲光；
步骤三，n路脉冲光分别在n路传感光缆中产生n路背向散射光；
步骤四，所述n路背向散射光在2xn多路耦合模块中发生干涉，形成干涉
信号；
步骤五，所述干涉信号经由偏振分路器被分成两路偏振方向相互垂直的干涉
信号；
步骤六，采集处理系统对两路偏振方向相互垂直的干涉信号进行采集处理，
输出n路传感光缆间的相对振动信号。
本发明的有益效果在于它采用多路光耦合模块取代了环形器或者2 x 2耦
5合器，由于不涉及到多套系统的连接和数据融合，降低了系统复杂度和数据处理 难度，从而大大提高了系统稳定性，降低了成本，同时也避免了光缆间的共模振 动干扰。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
图1为分布式光纤振动传感系统的系统框图； 图2为组合式地趁监测系统的系统框图； 图3为改进型地毯式监测系统的系统框图。
具体实施例方式
本发明在现有PDVS系统上引入多路光学耦合模块，同时可连接多路传感光 缆从而构成传感光缆带。每条传感光缆将受外界扰动调制的散射信号汇聚到多路 光学耦合模块，从而发生干涉，实现了对传感光缆间的相对振动的监测。
实施例
一种改进型地毯式监测系统，如图3所示，包括光源，传感模块，多路耦合 模块，偏振分路器，采集处理系统；光源用以发射脉冲光；传感模块用以感应外 界扰动，输出调制的散射信号；多路耦合模块用以接收所述调制的散射信号，使 调制的散射信号发生干涉，输出干涉信号；偏振分路器用以解调多路耦合模块输 出的干涉信号；采集处理系统用以对偏振分路器输出的信号进行采集和处理。
所述光源为窄线宽脉沖光源。所述系统还包括同步控制模块，用以控制窄线 宽脉冲光源以设定的频率和脉宽发射脉冲光。所述多路耦合模块为2xn多路光 学耦合模块。所述传感才莫块为并行铺设的n路传感光缆构成的光缆带。所述传感 模块为等间距平行铺设的n路传感光缆构成的光缆带。
改进型地逸式监测系统的监测方法，包括以下步骤
步骤一，窄线宽脉冲光源在同步控制模块的控制下，以设定的频率和脉宽发 射脉冲光；
6步骤二， 2xn多路耦合模块将接收到的脉冲光平均分配到传感模块中的n
路传感光缆上，形成n路脉沖光；
步骤三，n路脉冲光分别在n路传感光缆中产生n路背向散射光；
步骤四，所述n路背向散射光在2 x n多路耦合模块中发生干涉，形成干涉
信号；
步骤五，所述干涉信号经由偏振分路器被分成两路偏振方向相互垂直的干涉
信号；
步骤六，采集处理系统对两路偏振方向相互垂直的干涉信号进行采集处理，
输出n路传感光缆间的相对振动信号。
在图3所示的系统中，窄线宽脉冲光源在同步控制模块的控制下，以设定的 频率和脉宽发射窄线宽脉沖光。脉冲光进入2xn多路耦合模块，2xn多路耦合 模块将脉冲光平均分配到n路光缆组成的光缆带(地毯)上。n路脉沖光分别在 n路光缆中产生n路背向散射光，在本实施例所述的系统中起主导作用的是瑞利 散射光，这些散射光在2 x n多路耦合模块中发生干涉，经由2 x n多路耦合才莫块 进入到偏振分路器，偏振分路器用于将干涉信号分成两路偏振方向相互垂直的干 涉信号，便于信号提取。采集处理系统通过对两路偏振干涉信号的釆集处理就可 以获得n路光缆间的相对振动信号，即地毯式振动监测信号。
在本实施例所述的改进型地毯式监测系统中，探测的实际上是每条传感光缆 间的相对振动，也就是说系统对"地逸"(光缆带)的整体振动，即光缆的共模 影响是不敏感的。
本发明采用多路光耦合模块取代了环形器或者2 x 2耦合器，由于不涉及到 多套系统的连接和数据融合，降低了系统复杂度和数据处理难度，从而大大提高 了系统稳定性，降低了成本，同时也避免了光缆间的共模振动干扰，实现了共模 振动干扰的自消除。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实 施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技
7术人员来"i兌实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚 的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结 构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
权利要求
1.一种改进型地毯式监测系统，其特征在于，包括光源，用以发射脉冲光；传感模块，用以感应外界扰动，输出调制的散射信号；多路耦合模块，用以接收所述传感模块调制的散射信号，使调制的散射信号发生干涉，输出干涉信号；偏振分路器，用以解调多路耦合模块输出的干涉信号；采集处理系统，用以对偏振分路器输出的信号进行采集和处理。
2. 才艮据权利要求1所述的改进型地毯式监测系统，其特征在于所述光源为窄 线宽脉冲光源。
3. 根据权利要求2所述的改进型地毯式监测系统，其特征在于所述系统还包 括同步控制模块，用以控制窄线宽脉冲光源以设定的频率和脉宽发射脉沖 光。
4. 根据权利要求1所述的改进型地毯式监测系统，其特征在于所述多路耦合 模块为2 x n多路光学耦合模块。
5. 根据权利要求4所述的改进型地毯式监测系统，其特征在于所述传感模块 为并行铺设的n路传感光缆构成的光缆带。
6. 根据权利要求4所述的改进型地毯式监测系统，其特征在于所述传感模块 为等间距平行铺设的n路传感光缆构成的光缆带。
7. 根据权利要求1至6任意一项所述的改进型地毯式监测系统的监测方法，其 特征在于，包括以下步骤步骤一，窄线宽脉冲光源在同步控制模块的控制下，以设定的频率和脉 宽发射脉沖光；步骤二， 2xn多路耦合模块将接收到的脉沖光平均分配到传感模块中的n路传感光缆上，形成n路脉沖光；步骤三，n路脉沖光分别在n路传感光缆中产生n路背向散射光；步骤四，所述n路背向散射光在2xn多路耦合模块中发生干涉，形成干涉信号；步骤五，所述干涉信号经由偏振分路器被分成两路偏振方向相互垂直的干涉信号；步骤六，采集处理系统对两路偏振方向相互垂直的干涉信号进行采集处理，输出n路传感光缆间的相对振动信号。
全文摘要
本发明公开了一种改进型地毯式监测系统及监测方法，该系统包括光源，传感模块，多路耦合模块，偏振分路器，采集处理系统；所述光源用以发射脉冲光；所述传感模块用以感应外界扰动，输出调制的散射信号；所述多路耦合模块用以接收所述调制的散射信号，使调制的散射信号发生干涉，输出干涉信号；所述偏振分路器用以解调多路耦合模块输出的干涉信号；所述采集处理系统用以对偏振分路器输出的信号进行采集和处理。本发明采用多路光耦合模块取代了环形器或者2×2耦合器，由于不涉及到多套系统的连接和数据融合，降低了系统复杂度和数据处理难度，从而大大提高了系统稳定性，降低了成本，同时也避免了光缆间的共模振动干扰。
文档编号G01H9/00GK101650216SQ200910195480
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者仝芳轩, 周正仙, 刚 席, 魏 皋, 郭兆坤 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司