本發(fā)明屬于光電傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

分布式光纖傳感技術(shù)集傳感和傳輸于一體，可同時(shí)探測(cè)物理量的空間分布信息和時(shí)變信息。因而極適合諸如油氣管道、輸水管道和橋梁、大壩等大型、長距離設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。相比于散色型或薩格奈克型分布式光纖傳感系統(tǒng)，雙馬赫-曾德系統(tǒng)具有靈敏度高、實(shí)時(shí)性好、無盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，在諸如地下管道等信號(hào)微弱的檢測(cè)中，具有很好的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

大部分的傳感系統(tǒng)都是基于工控機(jī)加采集卡的構(gòu)架來設(shè)計(jì)的。該模式雖具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但采樣不足、響應(yīng)時(shí)間長是造成系統(tǒng)空間分辨率低和實(shí)時(shí)性差的主要原因之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統(tǒng)，根據(jù)溫度場分布的變化情況判斷泄漏點(diǎn)位置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括依次連接的激光器、前端系統(tǒng)和光纖環(huán)形器WDM，所述光學(xué)系統(tǒng)通過前端系統(tǒng)連接光電探測(cè)器，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)放大，放大后的電信號(hào)通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并通過FPGA連接上位機(jī)，所述上位機(jī)還控制激光器產(chǎn)生光源；所述光纖環(huán)形器WDM包括第一光纖環(huán)形器WDM和第二光纖環(huán)形器WDM；所述光電探測(cè)器包括第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器；

所述前端系統(tǒng)包括第一3db耦合器、第二3db耦合器、第三3db耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器；

所述激光器連接第一3db耦合器，所述第一3db耦合器分別連接第一光纖環(huán)形器WDM和第二光纖環(huán)形器WDM，所述第一光纖環(huán)形器WDM連接第二3db耦合器，所述第二3db耦合器分別連接第一偏振控制器、第二偏振控制器，所述第一偏振控制器、第二偏振控制器連接第三3db耦合器，所述第三3db耦合器連接第二光纖環(huán)形器WDM。

進(jìn)一步的，所述前端系統(tǒng)和光纖環(huán)形器WDM之間通過傳感光纜連接。

進(jìn)一步的，所述傳感光纜為鎧裝傳感光纜。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：本發(fā)明將分布式光纖傳感器安裝在輸水管道旁邊，采用基于雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量的輸水管道沿線的干涉回光互相關(guān)函數(shù)延時(shí)數(shù)據(jù)，判斷輸水管道的泄漏點(diǎn)位置。定位精度高，探測(cè)距離遠(yuǎn)，分布式式測(cè)量，不影響探測(cè)精度，降低設(shè)備成本；

基于雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統(tǒng)集成化水平高，方便安裝，整機(jī)體積減小，智能化水平高，安全性好，既滿足分布式光纖傳感器系統(tǒng)的主要功能要求，又可以大大降低系統(tǒng)成本，根據(jù)探測(cè)距離要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統(tǒng)，可以在很大距離上對(duì)輸水管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位檢測(cè)?；夭ㄔ肼曅?，安裝方便，對(duì)原來測(cè)量系統(tǒng)沒有影響，應(yīng)用領(lǐng)域較廣。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

1-激光器；2-前端系統(tǒng)；3-傳感光纜；4-光纖環(huán)形器WDM；41-第一光纖環(huán)形器WDM；42-第二光纖環(huán)形器WDM；5-光電探測(cè)器；51-第一光電探測(cè)器；52-第二光電探測(cè)器；6-AD轉(zhuǎn)換器；7-FPGA；8-上位機(jī)；21-第一3db耦合器；22-第二3db耦合器；23-第三3db耦合器；24-第一偏振控制器；25-第二偏振控制器。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1所示，雙馬赫-曾德分布式光纖傳感系統(tǒng)主要包括上位機(jī)8、FPGA、7、AD轉(zhuǎn)換器6、1550nm窄線寬激光器1、前端系統(tǒng)2、傳感光纜3和光纖環(huán)形器WDM4組成。其中1550nm窄線寬激光器1、前端系統(tǒng)2、傳感光纜3和光纖環(huán)形器WDM4構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。其工作過程為：由上位機(jī)8控制光源，經(jīng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)后獲得振動(dòng)信號(hào)光；然后通過前端系統(tǒng)2輸出，進(jìn)入光電探測(cè)器5，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)放大；放大后的電信號(hào)AD轉(zhuǎn)換器6將其轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，F(xiàn)PGA7負(fù)責(zé)信號(hào)的存儲(chǔ)、處理以及和上位機(jī)8進(jìn)行通信。

其光學(xué)系統(tǒng)由以下器件組成：如圖2所示為光學(xué)系統(tǒng)框圖，其前端系統(tǒng)2主要由第一3db耦合器21和第二3db耦合器22、第一光纖環(huán)形器WDM41和第二光纖環(huán)形器WDM42、第一偏振控制器24、第二偏振控制器25構(gòu)成，起到分光、起偏等作用；中間部分為鎧裝傳感光纜，起到傳光和探測(cè)振動(dòng)信號(hào)作用；還包括3dB耦合器構(gòu)成，起到合束和分束作用。

其工作過程為：1550nm的窄線寬激光器1經(jīng)第一3dB耦合器21分成等功率的兩束光，一束沿順時(shí)針進(jìn)入第一光纖環(huán)形器WDM41，由于光束在第一光纖環(huán)形器WDM41中只能逆時(shí)針走，所以光束由第一光纖環(huán)形器WDM41輸出直接進(jìn)入第二3dB耦合器22而不進(jìn)入第一光學(xué)探測(cè)器51，第二3db耦合器22中的光束分為兩束經(jīng)第一偏振控制器24、第二偏振控制器25變?yōu)槠窆猓M(jìn)入傳感光纜3的傳感臂，然后又經(jīng)過第三3dB耦合器23合束，產(chǎn)生干涉光。該干涉光含有振動(dòng)或侵?jǐn)_信號(hào)，再經(jīng)傳感光纜3的傳光臂進(jìn)入第二光纖環(huán)形器WDM42。傳光臂為合束的干涉光，因此外界振動(dòng)不會(huì)對(duì)其光強(qiáng)產(chǎn)生重大影響。而光束在第二光纖環(huán)形器WDM42中只能順時(shí)針走，因此帶有振動(dòng)信號(hào)的干涉光只會(huì)進(jìn)入第二光電探測(cè)器52而不會(huì)返回至第一3dB耦合器21，產(chǎn)生對(duì)激光器1的干擾。同理，另一束光沿逆時(shí)針方向在系統(tǒng)中走一圈后攜帶振動(dòng)信號(hào)，只能進(jìn)入第一光電探測(cè)器51。通過相關(guān)運(yùn)算即可估算出時(shí)間差，就定位出振動(dòng)信號(hào)的位置信息了。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。