并且根據(jù)溫度探測和電流檢測得到的數(shù)據(jù)來對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電流和制冷器驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行矯正，由此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功率控制和自動(dòng)溫度控制，獲得高穩(wěn)定功率和波長的光源。
[0034]2、光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理。
[0035]在本系統(tǒng)中，獲得兩路光干涉信號(hào)。這兩路信號(hào)在尾端設(shè)備103內(nèi)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后，再由尾端設(shè)備103對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大等處理。由于外界沖擊信號(hào)通過隧道體介質(zhì)的傳播，到達(dá)光纖處的信號(hào)很微弱，要獲得有效可用的信號(hào)，要求光電轉(zhuǎn)換及后續(xù)處理部分要不失真的轉(zhuǎn)換和放大光信號(hào)，并且需保證高的信噪比。為了實(shí)現(xiàn)雙路微弱信號(hào)的處理，本實(shí)例中的尾端設(shè)備103對(duì)由傳感光纜104傳輸?shù)膬陕饭飧缮嫘盘?hào)在光電轉(zhuǎn)換前，進(jìn)行同步放大，而且要求放大倍數(shù)一致。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本實(shí)例采用儀器放大器對(duì)兩路光干涉信號(hào)進(jìn)行同步放大，由于其用簡單而且失真度小、放大倍數(shù)準(zhǔn)、共模抑制比局I。
[0036]根據(jù)需要，本實(shí)例中的尾端設(shè)備103還對(duì)光電轉(zhuǎn)換及放大部分的噪聲、帶寬和放大倍數(shù)等幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，看其是否滿足需要。由于光電轉(zhuǎn)換直接影響到系統(tǒng)的噪聲水平，尤其要著重對(duì)光電轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行分析，其分析時(shí)，需基于光電二極管的結(jié)電容、原件的雜散電容及電路的主要噪聲源等因素。
[0037]3、構(gòu)建白光干涉系統(tǒng)獲得低的光路噪聲。
[0038]由于白光光源光譜寬，時(shí)間相干性小，可降低由于光纖瑞利散射等帶來的系統(tǒng)噪聲。在光纖光路中，由于光纖本身結(jié)構(gòu)的不完美，在光路中會(huì)由于瑞利散射，產(chǎn)生許多散射光，傳統(tǒng)的使用窄光源作為光纖干涉光路中，由于光源的時(shí)間相干性很好，光纖相隔很遠(yuǎn)的點(diǎn)產(chǎn)生的散射光都可能發(fā)能干涉，這樣，使得這種寬帶光源干涉系統(tǒng)的背景噪聲很大。
[0039]為此，本實(shí)例中基于前端設(shè)備102構(gòu)成的穩(wěn)定的白光光源，通過傳感光纜104在前端設(shè)備102和尾端設(shè)備103之間構(gòu)建白光干涉系統(tǒng)。
[0040]基于白光光源可以在很大程度上改善這種噪聲影響，為獲得好的拾音效果提供保障。
[0041]4、兩路干涉信號(hào)輸出結(jié)構(gòu)。
[0042]本實(shí)例中的傳感光纜104采用兩路干涉信號(hào)輸出結(jié)構(gòu)，以有效降低光路系統(tǒng)帶來的噪聲，同時(shí)為系統(tǒng)提供靈敏度高的理想工作點(diǎn)。
[0043]5、光路結(jié)構(gòu)的噪聲隔離。
[0044]該技術(shù)方案中的干涉光路，與待尋光纖相連接的光路，從光纖功能來說，也具有感應(yīng)能力，即，這部分光路的光纖在外界噪聲聲壓的作用下同樣會(huì)引起干涉光強(qiáng)的變化，這部分變化甚至?xí)蜎]了拾音端的信號(hào)。而光纜尋蹤過程中難免會(huì)遇到嘈雜的環(huán)境，如果僅能在安靜環(huán)境中使用，無疑大大降低了該技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)性，直接影響到其實(shí)用性和應(yīng)用范圍。
[0045]為了獲得有效的環(huán)境噪聲隔離效果，首先通過光路參數(shù)的設(shè)計(jì)，在保證信號(hào)獲取效果的前提下，減小這部分光路的噪聲拾取能力。具體的分析地鐵隧道所處環(huán)境噪聲所在的頻譜范圍，分析目標(biāo)檢測事件頻率與環(huán)境背景噪聲頻率的區(qū)間段的差異，將環(huán)境背景噪聲頻率區(qū)段進(jìn)行屏蔽與截止；
[0046]其次，對(duì)這部分光路結(jié)構(gòu)采用特殊的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升噪聲隔離能力。具體的，在光路結(jié)構(gòu)當(dāng)中通過一些阻尼材料的使用，和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中一些敏感部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將固體機(jī)構(gòu)振動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳?，同時(shí)將噪聲和振動(dòng)進(jìn)行一部分抑制。
[0047]6、設(shè)置物理隔音箱106。
[0048]本實(shí)例中將系統(tǒng)采集設(shè)備放置在站臺(tái)上，前端采集設(shè)備不受噪場干擾。同時(shí)將前、后端設(shè)備放置在隔音箱106中，隔音箱的體積約一米見方。隔音箱采用隔音相關(guān)材料組建而成，可以有效隔絕外部噪聲，提升前端系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行效果。
[0049]本實(shí)例從系統(tǒng)構(gòu)建的時(shí)候多方面:穩(wěn)定光源的設(shè)計(jì)、光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理、白光干涉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、高靈敏度的光信號(hào)探測技術(shù)、振動(dòng)信號(hào)的模式識(shí)別等，有效降低背景噪聲的干擾。
[0050]再者，通過隔音箱的設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)前后端模塊放置于隔音箱內(nèi)，從而從物理上將地鐵隧道內(nèi)的背景噪聲進(jìn)行消除。
[0051]由此能夠有效消除的背景噪聲，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，提升系統(tǒng)預(yù)報(bào)警的準(zhǔn)確度，使得本光纖分布式地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)可用于對(duì)外界對(duì)隧道的威脅性沖擊行為的實(shí)施監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)預(yù)警。
[0052]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主機(jī)、前端設(shè)備以及尾端設(shè)備，前端設(shè)備與尾端設(shè)備之間通過傳感光纜連接，傳感光纜分布于隧道內(nèi)，其特征在于，在前端設(shè)備與尾端設(shè)備之間構(gòu)成光路；所述前端設(shè)備中構(gòu)建白光光源，基于該白光光源在尾端設(shè)備之間構(gòu)建白光干涉系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述前端設(shè)備中包括光源模塊以及光源控制模塊，所述光源模塊內(nèi)部集成熱敏電阻和制冷器，所述光源控制模塊通過恒流源對(duì)光源模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并控制其上的制冷器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述光源模塊為集成熱敏電阻和制冷器的激光器，所述光源控制模塊包括中央處理器，所述中央處理器中配置有自動(dòng)功率控制器和自動(dòng)溫度控制器，所述中央處理器控制激光器的驅(qū)動(dòng)電流和制冷器的驅(qū)動(dòng)電流，其配置的自動(dòng)功率控制器和自動(dòng)溫度控制器根據(jù)溫度探測和電流檢測得到的數(shù)據(jù)來對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電流和制冷器驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行矯正。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感光纜外套設(shè)有一管子。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感光纜內(nèi)形成兩路光干涉信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述尾端設(shè)備對(duì)從傳感光纜中獲得兩路干涉光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成電信號(hào)后，并對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理，所述尾端設(shè)備對(duì)兩路干涉光信號(hào)光電轉(zhuǎn)換前進(jìn)行同步放大。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述尾端設(shè)備采用儀器放大器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)中的主機(jī)、前端設(shè)備以及尾端設(shè)備放置在站臺(tái)上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備和尾端設(shè)備放置在隔音箱中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高可靠性分布式光纖地鐵隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)，所述安全監(jiān)控系統(tǒng)包括主機(jī)、前端設(shè)備以及尾端設(shè)備，前端設(shè)備與尾端設(shè)備之間通過傳感光纜連接，傳感光纜分布于隧道內(nèi)，其中在前端設(shè)備與尾端設(shè)備之間構(gòu)成光路；所述前端設(shè)備中構(gòu)建白光光源，基于該白光光源在尾端設(shè)備之間構(gòu)建白光干涉系統(tǒng)。本發(fā)明提供的分布式光纖傳感技術(shù)的地鐵隧道安全監(jiān)測系統(tǒng)，從系統(tǒng)構(gòu)建的多個(gè)方面以及通過物理方式，對(duì)現(xiàn)場噪場進(jìn)行綜合的消除，從而有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，提升系統(tǒng)預(yù)報(bào)警的準(zhǔn)確度。
【IPC分類】E21F17/18
【公開號(hào)】CN105134294
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510569778
【發(fā)明人】繆璇, 肖倩
【申請(qǐng)人】上海復(fù)旦智能監(jiān)控成套設(shè)備有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月30日