本实用新型涉及光缆技术领域，尤其涉及一种基于多模光纤的震动传感器。
背景技术：
目前，光纤传感器已经发展到几十种，干涉型光纤传感器是其中重要类型之一，由此衍生出的光纤传感器主要包括：Mach-Zehnder干涉型、Michelson干涉型和Sagnac干涉型等几种，具有抗电磁干扰、耐腐蚀和灵敏度高等特点，被广泛应用于国防、石油、石化、电力、通信、交通以及其它安防领域。这类的光纤传感器都基于光相位调制，都采用单模光纤作为传感器件，灵敏度高是其共同的特点。但在实际工程应用中发现，高灵敏度是一把双刃剑，既是优点也是缺点，以至于在复杂环境中光纤传感器的误报率相对较高。
为此，需要将其它种类的光纤应用于光纤传感器中，使光纤传感器具有相对低一些的灵敏度，以便进一步降低误报率。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于多模光纤的震动传感器，其利用多模干涉的原理，通过合理的结构布局，采用具有传感和光传输的两芯光纤的传感光缆，发挥两种光纤各自的优势，互不干扰，在保证震动传感器整体性能的基础上具有适当的灵敏度和更高的信噪比，可以有效地降低误报率。
为实现本实用新型的上述目的，本实用新型的基于多模光纤的震动传感器包括：用于发射脉冲光的激光器；用于接收反射光并对反射光进行处理的探测器；其一端与激光器和探测器分别连接的用于光传输的引导光缆；设置在引导光缆另一端的用于光传输和传递震动感应的传感光缆；将引导光缆和传感光缆耦合连接在一起的首端模块；其中，所述传感光缆包括：用于传输震动感应的震动光纤；用于传输震动光纤传出的反射光的传输光纤；以及与震动光纤和回传光纤的末端分别连接的用于将两者耦合在一起的末端模块。
其中，所述震动光纤为多模光纤，所述回传光纤为单模光纤。
其中，所述引导光缆包括用于传输入射光的入射光纤和用于传输反射光的反射光纤，入射光纤与所述激光器连接，反射光纤与所述探测器连接。
其中，所述入射光纤和所述反射光纤分别为单模光纤。
进一步的，还包括束管，所述震动光纤和所述回传光纤并排安置在束管中心。
进一步的，还包括填充在所述束管与所述震动光纤、所述回传光纤之间的间隙内的用于增加所述震动光纤和所述回传光纤抗拉能力的芳纶填充物。
进一步的，还包括包覆在所述束管外壁的护套。
与现有技术相比，本实用新型的基于多模光纤的震动传感器具有如下优点：
1)本实用新型实施例的震动传感器，其传感光缆具有单模光纤和多模光纤，单模光纤用于光传输，多模光纤用于传感，使得震动传感器可利用多模干涉的原理，得到外界扰动信息及变化规律，具有适当的灵敏度，且可判断出外界扰动的性质，有效降低误报率。
2)本实用新型实施例的震动传感器，其传感光缆在一根束管中安置多模和单模两种光纤，芳纶填充物放在束管中，通过芳纶填充物可以大大提高传感光缆的抗拉强度。
3)本实用新型实施例的震动传感器，其传感光缆具有光传输及传感的双重功能，在实际工作中可以简化系统的安装工艺、提高工作效率、节省安装费用。
4)本实用新型实施例的震动传感器，相比现有的采用单芯多模光纤作为传感单元、末端采用反射镜的震动传感器来说，传感和光传输分别由两种光纤实现，可以发挥两种光纤各自的优势，互不干扰，在保证震动传感器整体性能的基础上具有适当的灵敏度和更高的信噪比，有效地降低误报率。
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例的基于多模光纤的震动传感器的结构示意图；
图2a是本实用新型实施例的传感光缆的结构示意图；
图2b是本实用新型实施例传感光缆中部横截面剖视图；
图3a是光在多模光纤中传输的示意图；
图3b是光沿着多模光纤传输时在多模光纤的出射端面上形成的光斑；
图4a是光在单模光纤中传输的示意图；
图4b是光沿着单模光纤传输时在单模光纤的出射端面上形成的光斑；
图5a是无外界扰动情况下光在多模光纤中传输时在出射端面上形成的光斑；
图5b是有外界扰动情况下光在多模光纤中传输时在出射端面上形成的光斑。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型实施例提供的基于多模光纤的震动传感器的结构示意图，图2a是本实用新型实施例的传感光缆的结构示意图，图2b是本实用新型实施例的传感光缆的横截面剖视图，由图1-图2b可知，本实用新型实施例的基于多模光纤的震动传感器包括：用于发射入射光的激光器1；用于接收反射光并对反射光进行处理的探测器6；其一端与激光器1和探测器6分别连接的用于光传输的引导光缆2；设置在引导光缆2另一端的用于光传输和传递震动感应的传感光缆4；将引导光缆2和传感光缆4耦合连接在一起的首端模块3；其中，传感光缆包括：用于传输震动感应的震动光纤；用于传输震动光纤传出的反射光的传输光纤；以及与震动光纤和回传光纤的末端分别连接的用于将两者耦合在一起的末端模块5。其中，首端模块3和末端模块5均为光纤耦合器。
具体的，如图2a所示，本实施例的传感光缆4包括震动光纤、传输光纤和末端模块5。其中，震动光纤采用多模光纤45，传输光纤采用单模光纤41，优选的，多模光纤45采用祼纤芯径为50μm，单模光纤41采用祼纤芯径为9μm，两种祼纤制作成紧套光纤，其外径为900μm，多模光纤45的末端和单模光纤41 的末端分别通过末端模块5耦合连接在一起，该末端模块5为一进一出的光纤耦合器。
此外，如图2b所示，传感光缆还包括：束管43，多模光纤45和单模光纤 41并排安置在束管43中心；填充在束管43内壁与单模光纤41外壁、多模光纤 45外壁之间的间隙内的用于增加多模光纤45和单模光纤41抗拉能力的芳纶填充物42；以及包覆在束管43外的护套44。优选的，束管43可采用螺旋形束管，可以提高传感光缆的抗压强度。而传感光缆中束管内放置两根光纤和芳纶填充物，可以提高传感光缆的抗拉强度，即，传感光缆为具有单模和多模两个纤芯的紧套光纤，两根纤芯直接安置于束管中，使得传感和传输分别由两种光纤实现，可以发挥两种光纤各自的优势，互不干扰，性能稳定，在保证震动传感器整体性能的基础上具有适当的灵敏度和更高的信噪比，可以有效地降低误报率。
其中，如图1所示，引导光缆包括用于传输入射光的入射光纤和用于传输反射光的反射光纤，入射光纤与用于发出激光脉冲的激光器1连接，负责发送激光，反射光纤与用于接收反射光并对反射光进行处理的探测器6连接，负责回传反射光。多模光纤45的首端与入射光纤相连接，单模光纤41的首端与反射光纤相连接，优选的，入射光纤和反射光纤分别为单模光纤，多模光纤45与入射光纤、单模光纤41与反射光纤分别通过首端模块3耦合连接在一起，该首端模块3为两进两出的光纤耦合器，用于将引导光缆2的入射光纤、反射光纤与传感光缆4 的多模光纤45和单模光纤41一一对应连接。
其中，本实施例的激光器1和探测器6安装在同一个机箱中，是震动传感器的主机部分，激光器1的主要作用是发射入射光，探测器6用于接收反射光并对反射光进行信号解调、模式分析以及发出报警信息的处理。
其中，引导光缆2，首端模块3、传感光缆4和末端模块5构成震动传感器的外部装置，外部装置与上述的主机部分共同组成震动传感器。
本实施例的传感光缆4，一根光缆中有单模和多模两种光纤，多模光纤用于传感，单模光纤用于光传输，满足震动传感器对两种光纤的需求；而多模和单模两种光纤与芳纶填充物放置在束管中，芳纶填充物可提高两种光纤的抗拉强度；在束管外包覆护套，使束管、单模光纤和多模光纤构成一个完整的传感光缆，而在实际工作中应用这种具有传感和光传输双重功能的传感光缆，可以极大简化震动传感器的安装工艺，提高工作效率，节省安装费用。
需要说明的是，本实施例震动传感器各元件的连接，如激光器1、引导光缆 2、首端模块3、传感光缆4、末端模块5中相邻元件的连接都可以采用直接熔接的方式，从而便于加工与安装。
光在单模光纤和多模光纤中传输时的过程如下：当光进入单模光纤传输时，单模光纤只传输主模(如图4a所示)，即光线只沿着单模光纤的轴心传输，在单模光纤的出射端面上只有一个光斑(即主模，如图4b所示)；而多模光纤传输主模以及多个其它模(如图3a所示)，光会在多模光纤的出射端面上形成许多个光斑(如图3b所示)。
本实施例的引导光缆为单模光纤，传感光缆具有单模光纤和多模光纤，当激光器向引导光缆的一根单模光纤发出激光脉冲，光由该单模光纤进入多模光纤时，激励起多个模式在多模光纤中传输，如果没有外界扰动，在多模光纤的出射端面上产生相对均匀的干涉光斑(如图5a所示)；当外界扰动施加在多模光纤上时，引起光纤折射率分布的变化，各个模式的光受到扰动的调制，产生多模干涉现象，在多模光纤的出射端面上引起干涉光斑变化(如图5b所示)。光由多模光纤进入引导光缆的另一单模光纤时，多模光纤出射端面上只有一部分光可以进入单模光纤传输，从而可把多模光纤中模式的变化转换为光强度的变化，实现了扰动信号对光强度的调制，探测器对调制光进行检测，通过对调制信号的解调，就可以得到相应的外界扰动信息及变化规律，并经算法判断出外界扰动的性质。
本实施例的震动传感器，涉及安防领域，具有结构简单、灵敏度适当、安装灵活、适应性强和应用面广的特点，可以安装于围栏、墙面、地下等多种场合；同时，配合不同的专用传感光缆，可以在周界安全、管道安全和通信光缆安全监测等应用领域发挥重大作用。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型的基于多模光纤的震动传感器具有如下优点：
1)本实用新型实施例的震动传感器，其传感光缆具有单模光纤和多模光纤，单模光纤用于光传输，多模光纤用于传感，使得震动传感器可利用多模干涉的原理，得到外界扰动信息及变化规律，具有适当的灵敏度，且可判断出外界扰动的性质，有效降低误报率。
2)本实用新型实施例的震动传感器，其传感光缆在一根束管中安置多模和单模两种光纤，芳纶填充物放在束管中，可以大大提高传感光缆的抗拉强度。
3)本实用新型实施例的震动传感器，其传感光缆具有光传输及传感的双重功能，在实际工作中可以简化系统的安装工艺、提高工作效率、节省安装费用。
4)本实用新型实施例的震动传感器，结构简单，灵敏度适当，安装灵活，适应性强和应用面广，可以安装于围栏、墙面、地下等多种场合；在使用过程中还可配合其它专用传感光缆，在安防领域发挥重大作用。
5)本实用新型实施例的震动传感器，相比现有的采用单芯多模光纤作为传感单元、末端采用反射镜的震动传感器来说，传感和光传输分别由两种光纤实现，可以发挥两种光纤各自的优势，互不干扰，在保证震动传感器整体性能的基础上具有适当的灵敏度和更高的信噪比，有效地降低误报率。
尽管上文对本实用新型作了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本实用新型的原理进行修改，因此，凡按照本实用新型的原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。