[实用新型]双路干涉高灵敏度光纤振动传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及干涉式光纤振动传感装置，尤其涉及一种双路干涉高灵敏度光纤振动传感装置。

背景技术

光纤振动传感系统主要用于国防、电力、煤矿、石化等行业，其作用是对这些重要的场所进行实时入侵监测。它对保证重要区域的安全，保障生命和财产的安全起着重要的作用。

现有的光纤振动传感系统是由激光器、耦合器、传感光纤、反射终端、光电探测器、数据采集器和计算机组成。其工作原理为：激光器输出连续的激光信号，经过耦合器后被耦合器分成均等的两路光信号，两路光信号分别进入两根传感光纤中，两根传感光纤的末端分别放置一个反射终端。两路光信号在光纤被反射终端反射回来，在耦合器中形成干涉。再由光电探测器转换成模拟电信号，经采集器采集和数据处理器处理后送入计算机中进行存储和显示，最终得到传感光纤中的振动信号。

现有的光纤振动传感系统中，耦合器、传感光纤、反射终端作为传感单元敷设在现场。其传感单元采用两路等长度的传感光纤，反射终端返回的两路光在耦合器中形成干涉。因此，现有的方法存在如下的缺陷和不足：

1、传感单元末端对振动的灵敏度较低，缩短了系统的传感距离；

2、传感单元末端振动信号的信噪比较低，影响振动的提取和识别，容易造成误报警；

3、传感单元地埋应用时，其末端容易造成振动入侵事件的漏报警。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种具有高灵敏度的双路干涉光纤振动传感装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：双路干涉高灵敏度光纤振动传感装置，激光器发射连续光信号经过耦合器输送到两个传感光纤，所述传感光纤的末端均连接有反射终端，所述耦合器的返回端口与探测器的输入端口连接，所述探测器输出信号经数据采集器与数据处理器连接，该装置设有延时光纤，所述延时光纤的两端连接耦合器的输入端口和输出端口形成环形光纤延时回路。

所述的耦合器采用3x3光纤耦合器，其中一路输入端口和一路输出端口与延时光纤两端连接，形成光信号的延时回路，另一路输入端口用于连接激光器，剩余两路输出端口与两路传感光纤连接，形成干涉回路，第三个输入端口作为返回端口，用于输出干涉后的光信号。

本发明采用延时光纤与两路传感光纤相结合的方法，形成两类独立的干涉回路。改进了光纤振动传感单元的结构，提升了光纤振动传感单元的干涉效应，从而增大了传感单元对振动信号传感的灵敏度。提高了传感单元末端振动信号的信噪比，延长了系统的传感距离，同时提高了振动事件的识别效率。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为双路干涉光纤振动传感装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，双路干涉光纤振动传感装置包括激光器1、耦合器2、延时光纤3、传感光纤、反射终端、探测器8、数据采集9、数据处理器10、计算机11，下面对各个部件详细说明。

激光器1，采用ASE宽带光源，输出用于干涉振动传感的连续激光信号；

耦合器2，采用3x3光纤耦合器2；

传感光纤，采用康宁公司SM-28e+普通单模光纤，用于外界振动信号的传感；

光电探测器8，采用TT I公司PI N高速光电探测器8，将传感光纤中返回的光信号转换电信号；

数据采集9器，采用高速数据采集9芯片，数据采用速度为1Mb/s；

数据处理器10，采用高速FPGA处理芯片，实现对传感光纤中返回的光信号进行分析和处理；

计算机11，采用工业级计算机11，实现数据的存储和展示。

装置连接关系如下：

激光器1输出功率为5mW的连续光信号，经过耦合器2的输入端口输入到耦合器2中，被耦合器2分成功率均等的三路光信号。耦合器2的其中一个输入端口和一个输出端口与延时光纤3两端连接，形成环形光纤延时回路。耦合器2的两个输出端口分别连接传感光纤a4和传感光纤b6。传感光纤a4的末端连接反射终端a5，传感光纤b6的末端连接反射终端b7。连接反射终端的两路传感光纤与耦合器2组合，形成两路光纤振动传感回路。在光纤振动传感回路中传输路径相同的光信号就会形成干涉。两路传感光纤回路与耦合器2及延时光纤3组合，形成了两类相互独立的光纤振动传感干涉路径。

两类相互独立的光纤振动传感干涉路径：