[发明专利]一种基于光纤传感的矿井紧急救援通信方法及系统

权利要求书

1. 一种基于光纤传感的矿井紧急救援通信方法，其特征在于：在矿井下布设光缆和反射装置，在矿井上设置光纤干涉组件，构成光纤干涉结构；光纤干涉组件再依次与一光电转换及放大装置和一数据处理分析终端连接；布设在矿井下的光缆作为获取信息的感应体以及传送信息的通道；矿井下人员通过敲击光缆或串接在光缆上的光纤无源感应器，或是对串接在光缆上的光纤无源感应器发声、说话这些振动动作，将信息施加于光缆；

其中，光纤干涉组件是由光纤器件构成的单元，光源从光纤干涉组件输入，光纤干涉组件将光源注入的光进行处理后注入到矿井下的光缆中，从矿井下光缆中返回重新进入光纤干涉组件中的光在其中发生干涉，干涉信号经光纤干涉组件输出；输出的干涉信号从矿井下光缆出射进入反馈装置，经处理后重新进入矿井下光缆中；当对矿井下光缆上的任一位置点进行敲击或发声时，由于光弹效应，光纤会产生微变，经敲击或发声位置点传输的光的相位会发生改变，即实现信号的调制；光纤干涉光路将相位的变化转换为光强的变化，经光纤干涉组件输出；光电转换及放大装置将光信号变成电信号，数据处理分析终端对电信号进行处理、分析，获得矿井下人员传送的信息。

2. 根据权利要求1所述的基于光纤传感的矿井紧急救援通信方法，其特征在于：所述光纤干涉组件由N×M耦合器、P×Q耦合器和光纤延迟器构成，N、M为整数，P、Q为整数，光纤延迟器的延迟为τ；8a1、8a2、…、8aN、8b1、8b2为N×M耦合器的端口，8a1、8a2、…、8aN是同向端口，共N个，8b1、8b2是N×M耦合器的另一组同向端口共M个中的两个端口；9a1、9a2、9b1为P×Q耦合器的端口，9a1、9a2是P×Q耦合器的一组同向端口共P个中的两个端口，9b1是P×Q耦合器的另一组同向端口共Q个中的一个端口；作为感应光纤的矿井下光缆接在P×Q耦合器的端口9a1；在该结构中，存在两路光：  

Ⅰ：端口8b1→光纤延迟器→端口9a1→端口9b1→矿井下光缆→反馈装置→矿井下光缆→端口9b1→端口9a2→端口8b2；

Ⅱ：端口8b2→端口9a2→端口9b1→矿井下光缆→反馈装置→矿井下光缆→端口9b1→端口9a1→光纤延迟器→端口8b1；

箭头所指方向表示光经过的路径； 

这两路光在N×M耦合器处会合，发生干涉，干涉信号分别经端口8a1、8a2、…、8aN输出。

3. 根据权利要求2所述的基于光纤传感的矿井紧急救援通信方法，其特征在于：所N×M耦合器采用3×3均分耦合器，所述P×Q耦合器采用均分的2×2耦合器。

4.一种基于光纤传感的矿井紧急救援通信系统，其特征在于：包括在矿井下布设的光缆和反射装置，在矿井上设置的光纤干涉组件，光缆和反射装置以及光纤干涉组件构成光纤干涉结构；光纤干涉组件依次与一光电转换及放大装置和一数据处理分析终端连接； 布设在矿井下的光缆作为获取信息的感应体以及传送信息的通道；矿井下人员通过敲击光缆或串接在光缆上的光纤无源感应器，或是对串接在光缆上的光纤无源感应器发声、说话等振动动作，将信息施加于光缆；

其中，光纤干涉组件是由光纤器件构成的单元，光源从光纤干涉组件输入，光纤干涉组件将光源注入的光进行处理后注入到矿井下的光缆中，从矿井下光缆中返回重新进入光纤干涉组件中的光在其中发生干涉，干涉信号经光纤干涉组件输出；输出的干涉信号从矿井下光缆出射进入反馈装置，经处理后重新进入矿井下光缆中；当对矿井下光缆上的任一位置点进行敲击或发声时，由于光弹效应，光纤会产生微变，经敲击或发声位置点传输的光的相位会发生改变，即实现信号的调制；光纤干涉光路将相位的变化转换为光强的变化，经光纤干涉组件输出；光电转换及放大装置将光信号变成电信号，数据处理分析终端对电信号进行处理、分析，获得矿井下人员传送的信息。