一种基于Φ-OTDR的双通道光纤分布式振动监测系统的制作方法

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于Φ-OTDR的双通道光纤分布式振动监测系统。

背景技术：

相位敏感型的光时域反射仪技术(Φ-OTDR)由H.F.Taylor在1993年提出，迄今已有20余年的发展历史了，该技术已日趋成熟。Φ-OTDR是全分布式的，监控距离可达50km，空间分辨率可达±20m。基于Φ-OTDR技术的光纤分布式振动监测系统通常都是单通道监测系统，然而随着应用需求及应用场合的不断增加，单通道系统应用成本较高，系统灵活性差。

现有单通道系统只能够测试单芯链路长度小于50km范围内的振动，超过范围即需要两套设备。采用单通道的单向防护方式，单一系统依赖性强，缺少备用机制；在遇到突发事件时应对能力弱，例如遇到断纤情况时，断纤处之后的链路将无法进行监测，同时链路恢复需要大量的时间，这对于此类系统的实际应用带来了很大的局限性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种基于Φ-OTDR的双通道光纤分布式振动监测系统，解决了目前单通道系统监测距离有限的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于Φ-OTDR的双通道光纤分布式振动监测系统，包括数据卡，所述数据卡将调制信号输入Φ-OTDR系统，所述Φ-OTDR系统连接光缆，所述光缆将检测信号通过数据卡输入系统主机进行处理，所述Φ-OTDR的输出端连接将光平均分为两路的耦合器，所述耦合器输出的一路光输入光缆A，所述耦合器输出的另一路光输入光缆B，所述光缆A与光缆B均将检测信号返回所述数据卡。

进一步的，所述Φ-OTDR系统包括激光器，所述激光器连接声光调制器，所述数据卡将调制信号经驱动器发送至所述声光调制器，使所述声光调制器产生调制后的光信号，所述声光调制器将调制后的光信号传输至光纤放大器C进行放大，所述光纤放大器C将放大后的光信号传输至所述耦合器。

进一步的，述耦合器与光缆A通过环形器A连接，所述耦合器与光缆B通过环形器B连接。

进一步的，所述光缆A将检测信号返回数据卡的光路为：所述光缆A将检测信号经所述环形器A传输至光纤放大器A进行放大，所述光纤放大器A将放大后的检测信号传输至光探测器A，所述光探测器A将检测信号进行转化并传输至所述数据卡；

所述光缆B将检测信号返回数据卡的光路为：所述光缆B将检测信号经所述环形器B传输至光纤放大器B进行放大，所述光纤放大器B将放大后的检测信号传输至光探测器B，所述光探测器B将检测信号进行转化并传输至所述数据卡。

进一步的，所述光纤放大器A与所述光探测器A之间还连接有干涉仪A，所述光纤放大器B与所述光探测器B之间还连接有干涉仪B。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型与单通道系统相比，监测距离提高了两倍，达到100km，实现了在单一基站进行双向监测，在长距离输油管道及高铁防护领域具有极高的应用价值。

2.本实用新型安装方便，操作施工简单，铺设形式可以为埋地、挂网等。

3.将若干本实用新型公开的系统进行组合使用，即建立若干基站，基站内分别设置有一套双通道光纤分布式振动监测系统，基站间铺设有光缆A和光缆B，或将光缆A和光缆B集成为一根光缆，系统分出的两路光分别进入该光缆中的两根不同的纤芯，即可形成双重防护机制，该防护机制增加了系统的可靠性，增强了系统应对突发情况的能力，比如断缆、断电情况，相邻基站的系统能够功能互补，即一方设备出现问题不会中断对光缆链路上振动的监测，避免传统单向监测结构中，光缆链路断开后无法对断点后的链路进行监测的问题；同时通过双向监测，将链路对应位置信号进行叠加分析，提高了系统的信噪比。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的原理图；

图2是本实用新型中线性双重监测的原理图；

图3是本实用新型中环形双重监测的原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1-3对本实用新型作详细说明。

具体实施例1

一种基于Φ-OTDR的双通道光纤分布式振动监测系统，包括数据卡，所述数据卡将调制信号输入Φ-OTDR系统，所述Φ-OTDR系统连接光缆，所述光缆将检测信号通过数据卡输入系统主机进行处理，所述Φ-OTDR的输出端连接将光分为两路的耦合器，所述耦合器为3dB耦合器，所述耦合器输出的一路光经环形器A的1端口输入，并由环形器A的2端口输出至光缆A中，所述光缆A将检测的振动信号经环形器A的2端口输入，并由环形器A的3端口输出至光纤放大器A进行放大，所述光纤放大器A连接干涉仪A，所述干涉仪A用于增强系统的灵敏度，所述干涉仪A连接光探测器A，所述光探测器A将光信号转化为电信号后输出至数据卡；

所述耦合器输出的另一路光经环形器B的1端口输入，并由环形器B的2端口输出至光缆B中，所述光缆B将检测的振动信号经环形器B的2端口输入，并由环形器B的3端口输出至光纤放大器B进行放大，所述光纤放大器B连接干涉仪B，所述干涉仪B用于增强系统的灵敏度，所述干涉仪B连接光探测器B，所述光探测器B将光信号转化为电信号后输出至数据卡；

所述数据卡对两路信号同步完成采集，并通过系统主机进行数据的同步处理，系统主机对光缆链路上的振动事件进行监测和判别，对破坏及施工等行为进行实时准确的报警；系统主机通过测量输入脉冲和反射回来的脉冲信号之间的时间差得到对应光缆的长度信息。

具体实施例2

所述Φ-OTDR系统的具体结构还可以为：窄线宽激光器发出连续光信号，所述窄线宽激光器连接光纤放大器C进行光信号的放大，所述光纤放大器C将放大后的光信号输入声光调制器，所述数据卡将调制信号经驱动器发送至所述声光调制器，所述声光调制器将放大后的光信号进行调制后输出脉冲光信号，并将所述脉冲光信号传输至耦合器。

具体实施例3

基于具体实施例1，本实用新型进一步公开一种线性双重监测系统，在防护区域设置若干基站，例如设置基站A、基站B和基站C，基站A内设置有一套双通道光纤分布式振动监测系统A(双通道监测系统A)，基站B内设置有一套双通道监测系统B，基站C内设置有一套双通道监测系统C，基站之间的间距为40-50km，双通道监测系统A的光缆B由基站A铺设至基站B，该光缆B对应连接A、B基站的纤芯2，且光信号由基站A传输至基站B；

所述双通道监测系统B的光缆A由基站B铺设至基站A，该光缆A对应连接A、B基站的纤芯1，且光信号由基站B传输至基站A；

双通道监测系统B的光缆B由基站B铺设至基站C，该光缆B对应连接B、C基站的纤芯2，且光信号由基站B传输至基站C；

双通道监测系统C的光缆A由基站C铺设至基站B，该光缆A对应连接B、C基站的纤芯1，且光信号由基站C传输至基站B，其中连接两基站间的纤芯1、纤芯2为同一根光缆中的不同纤芯；

此时基站A与基站B之间和基站B与基站C之间形成双重防护，即使基站A与基站B之间或基站B与基站C之间发生断缆情况，基站A、基站B、基站C内的双通道监测系统仍然可以实现对整个链路的监测，避免了传统单向监测结构中，光缆链路断开后无法对断点后的链路进行监测的问题。

具体实施例4

基于具体实施例1，本实用新型进一步公开一种环形双重监测系统，在防护区域内设置基站，所述基站内设置一套双通道监测系统，所述双通道监测系统的防护区域为环形，双通道监测系统光缆A和光缆B集成于一根光缆，所述光缆内的纤芯1和纤芯2分别对应双通道监测系统的光缆A和光缆B，所述光缆一端的纤芯2经环形器也连接耦合器，输出一路光信号所述光缆中纤芯1与纤芯2中光信号的传输方向相反，从而形成环形双重防护。