具有兩種參數(shù)測量功能的分布式光纖傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式光纖傳感裝置，尤其涉及一種能夠感應(yīng)多種信號(如同時測量振動和溫度功能)的分布式光纖傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光纖傳感系統(tǒng)主要用于交通、建筑、電力、煤礦、石化等行業(yè)，其作用是實(shí)時測量這些重要的場所的各種參數(shù)。它對于保證工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全起著重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的分布式光纖傳感裝置是由激光驅(qū)動器、激光器、耦合器、濾波器、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:激光器被調(diào)制成脈沖光信號輸出，連續(xù)不斷地向傳感光纖中發(fā)射脈沖光信號，脈沖光在光纖中傳輸過程中會發(fā)生后向散射，由于某一類光譜對溫度、應(yīng)力或振動是敏感的，通過耦合器和濾波器的組合將后向散射光中的某一種光譜分離出來，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和信號放大處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再將采集到的數(shù)據(jù)送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理計(jì)算，最終得出所需要的數(shù)據(jù)。
[0004]在實(shí)際應(yīng)用中，很多應(yīng)用場合都需要同時能監(jiān)測多個參數(shù)。但現(xiàn)有的分布式光纖傳感裝置，只能測量單一的參數(shù)；要么只能測量溫度，要么只能測量應(yīng)力，要么測振動，無法同時對兩個參數(shù)進(jìn)行測量。
[0005]現(xiàn)有的分布式光纖傳感裝置存在的缺陷和不足如下:
[0006]I)只能對單一的參數(shù)進(jìn)行測，無法同時測量多個參數(shù)；
[0007]2)同時測量多個參數(shù)時，采用多套系統(tǒng)的簡單疊加來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高；
[0008]3)測量多個參數(shù)時需要多根光纖，占用光纖資源大；
[0009]4)采用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，處理速度慢，影響傳感系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種能夠同時測量兩路參數(shù)信號的分布式光纖傳感裝置。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:具有兩種參數(shù)測量功能的分布式光纖傳感裝置，激光器發(fā)出連續(xù)的光信號經(jīng)過光分路器分成兩路光信號，其中一路輸送至聲光調(diào)制器，另一路輸送至光纖耦合器，所述聲光調(diào)制器由脈沖驅(qū)動器驅(qū)動向光放大器發(fā)出脈沖光信號，所述光放大器將放大的脈沖光信號經(jīng)過環(huán)形器輸入到傳感光纖中，所述傳感光纖中產(chǎn)生的后向散射光通過所述環(huán)形器的返回端口輸出到濾波分光器中；
[0012]所述濾波分光器具有三路輸出，將輸入的光信號中的瑞利散射光、斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光分離輸出，所述瑞利散射光輸送至所述的光纖耦合器，所述光纖耦合器輸出光信號至光電探測器C，所述光電探測器c輸出電信號至數(shù)據(jù)采集器a將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號并向外輸出，所述斯托克斯光和反斯托克斯分別輸送至光電探測器a和光電探測器b，所述光電探測器a和光電探測器b輸出電信號至數(shù)據(jù)采集器b將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號并向外輸出。
[0013]本發(fā)明分布式光纖傳感裝置可以實(shí)現(xiàn)對溫度和振動進(jìn)行同時測量；在同一根光纖中實(shí)現(xiàn)了振動和溫度的傳感，節(jié)約了光纖資源，節(jié)約了成本；采用干涉法對瑞利后向散射光進(jìn)行解調(diào)，提高振動信號傳感的靈敏度；采用高速FPGA芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提高了系統(tǒng)的傳感速度。
【附圖說明】
[0014]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:
[0015]圖1為本發(fā)明分布式光纖振動溫度融合傳感裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為本發(fā)明濾波分光器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，具有兩種參數(shù)測量功能的分布式光纖傳感裝置包括激光器1、光分路器2、聲光調(diào)制器3、光放大器4、環(huán)形器5、傳感光纖6、脈沖驅(qū)動器7、濾波分光器8、光纖親合器9、光電探測器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器15和計(jì)算機(jī)16。下面以同時對溫度和振動進(jìn)行實(shí)時分布式測量的裝置為例進(jìn)行說明。
[0018]激光器1，采用窄線寬的光纖激光器1，用于產(chǎn)生功率為0_40mW、光譜寬度小于1kHz的連續(xù)光信號；
[0019]光分路器2，用于將激光器I輸出的光信號分成兩路，兩路光的分光比為9:1 ；
[0020]脈沖驅(qū)動器7，用于將激光器I發(fā)出的連續(xù)光信號調(diào)制成所需要的脈沖光信號；
[0021]光放大器4，采用摻鉺光纖放大器，用于對調(diào)制后的脈沖光纖進(jìn)行放大，放大倍數(shù)可調(diào)；
[0022]環(huán)形器5，采用光纖環(huán)形器5，用于將光纖中返回的后向散射光分離出來，輸出給濾波分光器8 ；
[0023]濾波分光器8，采用光纖和透反式濾波片組合，將后向散射光中的瑞利散射光、斯托克斯散射光、反斯托克斯散射分離出來；
[0024]光纖耦合器9，將光分路器2的其中一路輸出光信號和瑞利后向散射光信號進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)對瑞利后向散射光的干涉解調(diào)；
[0025]光電轉(zhuǎn)換器，采用高靈敏度APD雪崩二極管來探測激光，將光信號轉(zhuǎn)換電信號；
[0026]數(shù)據(jù)采集器，采用高速數(shù)據(jù)采集芯片，運(yùn)行速度為100Mb/S ;
[0027]數(shù)據(jù)處理器15，采用高速FPGA處理芯片，實(shí)現(xiàn)對后向散射光進(jìn)行分析和處理；
[0028]傳感光纖6，采用康寧公司的SM_28e+型普通單模光纖，用于對外界振動和溫度的傳感；
[0029]計(jì)算機(jī)16，采用工業(yè)級計(jì)算機(jī)16，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和展示。
[0030]其中計(jì)算機(jī)16和傳感光纖6是外圍設(shè)備，其他設(shè)備是封閉在一個箱體內(nèi)，計(jì)算機(jī)16通過數(shù)據(jù)通信接口和數(shù)據(jù)處理器15進(jìn)行通信讀取內(nèi)部數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在圖形界面上。
[0031]裝置連接結(jié)構(gòu)如下:激光器I輸出連續(xù)的光信號經(jīng)過光分路器2后被分成9:1的兩路光信號，其中功率為90%的一路光信號由聲光調(diào)制器3調(diào)制成一定寬度、一定重復(fù)頻率的脈沖光信號，聲光調(diào)制器3由脈沖驅(qū)動器7驅(qū)動，脈沖信號被光放大器4放大后，經(jīng)過環(huán)形器5輸入到傳感光纖6中；傳感光纖6中產(chǎn)生的后向散射光通過環(huán)形器5的返回端口輸出到濾波分光器8