雙路干涉高靈敏度光纖振動傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及干涉式光纖振動傳感裝置，尤其涉及一種雙路干涉高靈敏度光纖振動傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖振動傳感系統(tǒng)主要用于國防、電力、煤礦、石化等行業(yè)，其作用是對這些重要的場所進(jìn)行實(shí)時(shí)入侵監(jiān)測。它對保證重要區(qū)域的安全，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全起著重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的光纖振動傳感系統(tǒng)是由激光器、耦合器、傳感光纖、反射終端、光電探測器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成。其工作原理為:激光器輸出連續(xù)的激光信號，經(jīng)過耦合器后被親合器分成均等的兩路光信號，兩路光信號分別進(jìn)入兩根傳感光纖中，兩根傳感光纖的末端分別放置一個(gè)反射終端。兩路光信號在光纖被反射終端反射回來，在耦合器中形成干涉。再由光電探測器轉(zhuǎn)換成模擬電信號，經(jīng)采集器采集和數(shù)據(jù)處理器處理后送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲和顯示，最終得到傳感光纖中的振動信號。
[0004]現(xiàn)有的光纖振動傳感系統(tǒng)中，耦合器、傳感光纖、反射終端作為傳感單元敷設(shè)在現(xiàn)場。其傳感單元采用兩路等長度的傳感光纖，反射終端返回的兩路光在耦合器中形成干涉。因此，現(xiàn)有的方法存在如下的缺陷和不足:
[0005]1、傳感單元末端對振動的靈敏度較低，縮短了系統(tǒng)的傳感距離；
[0006]2、傳感單元末端振動信號的信噪比較低，影響振動的提取和識別，容易造成誤報(bào)馨.1=I ，
[0007]3、傳感單元地埋應(yīng)用時(shí)，其末端容易造成振動入侵事件的漏報(bào)警。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種具有高靈敏度的雙路干涉光纖振動傳感
目.ο
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:雙路干涉高靈敏度光纖振動傳感裝置，激光器發(fā)射連續(xù)光信號經(jīng)過耦合器輸送到兩個(gè)傳感光纖，所述傳感光纖的末端均連接有反射終端，所述耦合器的返回端口與探測器的輸入端口連接，所述探測器輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理器連接，該裝置設(shè)有延時(shí)光纖，所述延時(shí)光纖的兩端連接耦合器的輸入端口和輸出端口形成環(huán)形光纖延時(shí)回路。
[0010]所述的親合器米用3x3光纖親合器，其中一路輸入端口和一路輸出端口與延時(shí)光纖兩端連接，形成光信號的延時(shí)回路，另一路輸入端口用于連接激光器，剩余兩路輸出端口與兩路傳感光纖連接，形成干涉回路，第三個(gè)輸入端口作為返回端口，用于輸出干涉后的光信號。
[0011 ] 本發(fā)明采用延時(shí)光纖與兩路傳感光纖相結(jié)合的方法，形成兩類獨(dú)立的干涉回路。改進(jìn)了光纖振動傳感單元的結(jié)構(gòu)，提升了光纖振動傳感單元的干涉效應(yīng)，從而增大了傳感單元對振動信號傳感的靈敏度。提高了傳感單元末端振動信號的信噪比，延長了系統(tǒng)的傳感距離，同時(shí)提高了振動事件的識別效率。
【附圖說明】
[0012]下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡要說明:
[0013]圖1為雙路干涉光纖振動傳感裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，雙路干涉光纖振動傳感裝置包括激光器1、耦合器2、延時(shí)光纖3、傳感光纖、反射終端、探測器8、數(shù)據(jù)采集9、數(shù)據(jù)處理器10、計(jì)算機(jī)11，下面對各個(gè)部件詳細(xì)說明。
[0015]激光器1，采用ASE寬帶光源，輸出用于干涉振動傳感的連續(xù)激光信號；
[0016]親合器2，米用3x3光纖親合器2 ；
[0017]傳感光纖，采用康寧公司SM_28e+普通單模光纖，用于外界振動信號的傳感；
[0018]光電探測器8，采用TT I公司PI N高速光電探測器8，將傳感光纖中返回的光信號轉(zhuǎn)換電信號；
[0019]數(shù)據(jù)采集9器，采用高速數(shù)據(jù)采集9芯片，數(shù)據(jù)采用速度為IMb/s ;
[0020]數(shù)據(jù)處理器10，采用高速FPGA處理芯片，實(shí)現(xiàn)對傳感光纖中返回的光信號進(jìn)行分析和處理；
[0021]計(jì)算機(jī)11，采用工業(yè)級計(jì)算機(jī)11，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和展示。
[0022]裝置連接關(guān)系如下:
[0023]激光器I輸出功率為5mW的連續(xù)光信號，經(jīng)過親合器2的輸入端口輸入到親合器2中，被耦合器2分成功率均等的三路光信號。耦合器2的其中一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口與延時(shí)光纖3兩端連接，形成環(huán)形光纖延時(shí)回路。耦合器2的兩個(gè)輸出端口分別連接傳感光纖a4和傳感光纖b6。傳感光纖a4的末端連接反射終端a5，傳感光纖b6的末端連接反射終端b7。連接反射終端的兩路傳感光纖與耦合器2組合，形成兩路光纖振動傳感回路。在光纖振動傳感回路中傳輸路徑相同的光信號就會形成干涉。兩路傳感光纖回路與耦合器2及延時(shí)光纖3組合，形成了兩類相互獨(dú)立的光纖振動傳感干涉路徑。
[0024]兩類相互獨(dú)立的光纖振動傳感干涉路徑:
[0025]第一類光纖振動傳感干涉路徑:親合器2—延時(shí)光纖3—傳感光纖b6—反射終端b7一傳感光纖b6—親合器2 ;親合器2—延時(shí)光纖3—傳感光纖a4—反射終端a5—傳感光纖a4—親合器2 ;親合器2—傳感光纖a4—反射終端a5—傳感光纖a4—延時(shí)光纖3—f禹合器2 ;親合器2—傳感光纖b6—反射終端b7—傳感光纖b6—延時(shí)光纖3—親合器2 ；
[0026]第二類光纖振動傳感干涉路徑:耦合器2—傳感光纖a4—反射終端a5—傳感光纖a4—親合器2 ;親合器2—傳感光纖b6—反射終端b7—傳感光纖b6—親合器2 ；
[0027]兩類光纖振動傳感干涉路徑干涉后的光信號由耦合器2的返回端口輸出，再輸入到探測器8中。探測器8將輸入的光信號轉(zhuǎn)成電信號，并經(jīng)過采集器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入數(shù)據(jù)處理器10中進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理器10對兩類光干涉的振動信號進(jìn)行累加計(jì)算處理，最終得出傳感光纖中的振動信號數(shù)據(jù)，從而使得信號數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，提高了裝置的靈敏度。處理后的振動信號數(shù)據(jù)通過通信接口送入計(jì)算機(jī)11中進(jìn)行存儲和顯示。
[0028]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙路干涉高靈敏度光纖振動傳感裝置，激光器發(fā)射連續(xù)光信號經(jīng)過耦合器輸送到兩個(gè)傳感光纖，所述傳感光纖的末端均連接有反射終端，所述耦合器的返回端口與探測器的輸入端口連接，所述探測器輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理器連接，其特征在于:該裝置設(shè)有延時(shí)光纖，所述延時(shí)光纖的兩端連接耦合器的輸入端口和輸出端口形成環(huán)形光纖延時(shí)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路干涉高靈敏度光纖振動傳感裝置，其特征在于:所述的耦合器采用3x3光纖耦合器，其中一路輸入端口和一路輸出端口與延時(shí)光纖兩端連接，形成光信號的延時(shí)回路，另一路輸入端口用于連接激光器，剩余兩路輸出端口與兩路傳感光纖連接，形成干涉回路，第三個(gè)輸入端口作為返回端口，用于輸出干涉后的光信號。
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種雙路干涉高靈敏度光纖振動傳感裝置，激光器發(fā)射連續(xù)光信號經(jīng)過耦合器輸送到兩個(gè)傳感光纖，所述傳感光纖的末端均連接有反射終端，所述耦合器的返回端口與探測器的輸入端口連接，所述探測器輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)處理器連接，該裝置設(shè)有延時(shí)光纖，所述延時(shí)光纖的兩端連接耦合器的輸入端口和輸出端口形成環(huán)形光纖延時(shí)回路。該裝置采用延時(shí)光纖與兩路傳感光纖相結(jié)合的方法，形成兩類獨(dú)立的干涉回路。改進(jìn)了光纖振動傳感單元的結(jié)構(gòu)，提升了光纖振動傳感單元的干涉效應(yīng)，從而增大了傳感單元對振動信號傳感的靈敏度。提高了傳感單元末端振動信號的信噪比，延長了系統(tǒng)的傳感距離，同時(shí)提高了振動事件的識別效率。
【IPC分類】G01H9-00
【公開號】CN204556092
【申請?zhí)枴緾N201520236721
【發(fā)明人】周正仙, 盛曉偉, 袁揚(yáng)勝, 杜友武, 吳朝輝, 余瑞蘭, 張開拓, 劉沖沖, 周瑞
【申請人】安徽師范大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月17日