[发明专利]一种基于混沌激光的非接触式远程水位检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程水位检测方法，具体而言是一种基于混沌信号的远程水位监测或远程实时监控方法。

技术背景

    水位检测方法不仅应用于高楼大厦的高位水箱、水塔、城市地下水道管网、地下水池水井等，还广泛应用于大型水利工程、江河水库防洪、海浪和潮汐观测、工业现场水位测量、城市污水处理、农田水利监测等领域。

随着科学技术的迅猛发展，由于人们不合理地开发自然环境、发展经济导致生态平衡被严重破坏，灾害发生的频率不断上升，严重威胁着人类的生存，如何做好防洪减灾，提高检测和预防手段是前提。

现有国内外采用的水位监测的方法很多，如压差式水位传感器检测方法，浮体式水位传感器检测方法，核辐射式水位传感器检测方法，直流电极式水位传感器检测方法，超声波式水位传感器检测方法，电容式水位传感器检测方法，磁致伸缩水位传感器检测方法，光纤水位传感器检测方法等，而且，精度比较高，技术比较成熟。但是，这些水位传感器检测方法的覆盖范围只有几米到几十米。在一些恶劣和危险的环境下，如：防洪抢险工程、煤矿、高山峡谷的防汛站、海洋资源开发站和海岛等观测点，靠人工巡坝查险，且需要日夜不停地持续监测险情水位，劳动强度非常大，而且不能保障查险人员的生命安全。

远程水位监测方法，分为采用无线信道和有线信道。无线通信需要在高山上和河道旁建立信号中继站，所以投资很大，而且，一般的无线信号不稳定，容易被干扰，严重时造成信号中断，而且经常需要采用级联无线传输网络。而有线通信常采用PSTN网络，利用MODEM通信，专用MODEM价格较高，商用MODEM长期工作稳定性差（余立建.水位远程测量与数据传输技术.测试技术学报，2008,22（4）：296-300.和宋富国，李平.防汛站远程水位监测及预警系统的研究.中国集成电路.2013，（1）：86-89）。因此迫切需要一种精度高，性能好，适合长期使用的远程水位检测技术。

发明内容

    本发明的目的是提供一种基于混沌激光的非接触式远程水位检测方法，以实现非接触式的远程水位的实时监控。

为了进一步提高非接触式远程水位的检测精度和实时监控水位，本发明所采取的措施是一种基于混沌激光的非接触式远程水位检测方法，其所述方法是由超宽带混沌激光源产生超宽带混沌激光通过光纤耦合器分为探测光和参考光；探测光经第一单模光纤到光可调衰减器，控制其探测光功率大小，再由第一光电探测器转变成相应的电信号，该电信号被第一低噪声放大器放大以后由超宽带发射天线发射；同样型号的超宽带接收天线接收液面的部分反射信号，由第二低噪声放大器放大后线性调制激光器的输出，实现电信号转变成相应的光信号，该光信号由光放大器放大后，再经第二单模光纤远程传输到第二光电探测器，转变成相应电信号的探测信号在数据处理中心采集存储；参考光经第三单模光纤传输，由第三光电探测器转变成相应的电信号与探测信号在数据处理中心作互相关运算得到水位的高度信息并显示，实现非接触式的远程水位测量。

在上述技术方案的基础上，进一步地，本发明的附加技术特征如下：

所述第一单模光纤的长度小于或等于第二单模光纤的长度。

所述第三单模光纤是补偿光纤，其长度为第一单模光纤的长度和第二单模光纤的长度之和。

所述超宽带混沌激光源是产生带宽为18 GHz的宽带混沌激光。

所述第一光电探测器、第一低噪声放大器、超宽带发射天线、超宽带接收天线、第二低噪声放大器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集处理中心的采集带宽均大于等于18 GHz。实现本发明目的的第六技术方案是第一单模光纤的长度和第二单模光纤的长度是长达100km以上。