[发明专利]微型风速传感器及基于该传感器的分布式风速检测装置

权利要求书

1.基于微型风速传感器的分布式风速检测装置，所述微型风速传感器包括壳体、感风轮、减速杆、减速轮组、反射镜轮和微透镜；

感风轮设置在壳体的外部，减速杆、减速轮组、反射镜轮和微透镜均设置在壳体的内部；

感风轮通过减速杆、减速轮组与反射镜轮联动；

反射镜轮包括多个反射镜和圆盘支撑体，多个反射镜的近端沿着圆盘支撑体的周向均匀设置在圆盘支撑体的侧壁上，多个反射镜的反射面共平面，任意两个相邻的反射镜的间距均相等；

在壳体的侧壁上贯穿设置有光纤跳线，光纤跳线的第一端和第二端分别位于壳体内、外；

在外部激光经光纤跳线进入壳体内后，其依次受到微透镜的汇聚和反射镜轮的反射，反射激光经微透镜汇聚后进入光纤跳线的第一端；其特征在于，所述检测装置包括激光光源、光纤隔离器、半反半透镜、N个定向耦合器、N个微型风速传感器、光电探测器、激光调制器和信号处理单元；

信号处理单元用于通过激光调制器对激光光源进行脉宽调制；

激光光源发出的激光经光纤隔离器入射至半反半透镜；

半反半透镜将入射激光分为两束，其中，第一束入射激光被反射进入光电探测器，光电探测器将第一束入射激光转换为第一电信号，并将其发送至信号处理单元，第二束入射激光透射进入第一定向耦合器的第一输入输出端；

N个微型风速传感器分别设置在N个风速待测点；

对于第一定向耦合器～第N定向耦合器，前者的第二输入输出端与后者的第一输入输出端相连，每个定向耦合器的第三输入输出端与同一序号微型风速传感器的光纤跳线的第二端相连；

微型风速传感器用于根据其对应的风速待测点的风速，采用改变脉宽的方式，将入射激光转换为传感激光，微型风速传感器发出的传感激光沿原光路返回至半反半透镜，入射至半反半透镜的传感激光被分为两束，第一束传感激光透射至光纤隔离器，并被光纤隔离器隔离；

第二束传感激光被反射进入光电探测器，光电探测器将第二束传感激光转换为第二电信号，并将其发送至信号处理单元；

信号处理单元将第一电信号作为反馈信号，以调整激光调制器的输出电压信号；

信号处理单元还用于根据第二电信号的周期和激光调制器的输出电压信号的频率，得到反射镜轮的转速，根据反射镜轮的转速和微型风速传感器的减速比，得到感风轮的转速，根据感风轮的转速得到对应的风速，信号处理单元还用于通过连续的OTDR测量来求解该风速对应的风速待测点。

2.根据权利要求1所述的分布式风速检测装置，其特征在于，激光光源为窄线宽激光器。

3.根据权利要求2所述的分布式风速检测装置，其特征在于，激光光源的输出波长与光纤隔离器的正向透过波长一致，并与半反半透镜和光电探测器的中心波长一致。

4.根据权利要求3所述的分布式风速检测装置，其特征在于，激光光源的输出波长、半反半透镜与光电探测器的中心波长均为1550nm或1310nm。

5.根据权利要求4所述的分布式风速检测装置，其特征在于，定向耦合器的第二输入输出端与第三输入输出端的分光比为100:1。

6.根据权利要求5所述的分布式风速检测装置，其特征在于，半反半透镜通过单模光纤与第一定向耦合器相连，该单模光纤的长度大于或等于500米。

7.根据权利要求6所述的分布式风速检测装置，其特征在于，激光调制器为声光调制器。

8.根据权利要求1所述的分布式风速检测装置，其特征在于，感风轮和圆盘支撑体均采用高强度低惯量材料制成。

9.根据权利要求8所述的分布式风速检测装置，其特征在于，在多个反射镜的反射面上均设置有高反射率涂层，在微透镜的透射面上设置有高透射率涂层；

光纤跳线的第一端的端面倾斜设置，并涂有高反射材料层。