[发明专利]基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统

权利要求书

1.一种基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，包括激光器、第一耦合器、波形调制器、环形器、传感光纤、第二耦合器、平衡探测器、包络检波电路、采集卡和处理装置，所述激光器的输出端连接该第一耦合器的输入端，该第一耦合器的第一输出端通过所述波形调制器与该环形器的第一端连接，该环形器的第二端连接该传感光纤，第三端连接该第二耦合器的第一输入端；该第一耦合器的第二输出端连接该第二耦合器的第二输入端；该第二耦合器的第一输出端和第二输出端对应连接该平衡探测器的第一输入端和第二输入端，所述平衡探测器的输出端依次通过所述包络检波电路、采集卡连接该处理装置；

所述第一耦合器将所述激光器产生的直流激光分成两路，第一路直流激光传输给所述波形调制器，第二路直流激光作为参考光传输给该第二耦合器；

所述波形调制器对该第一路直流激光的强度进行调制，形成具有设定脉宽的脉冲光，并将所述脉冲光传输给该环形器，以使该环形器通过其第二端将该脉冲光传输给所述传感光纤；

所述传感光纤在接收到该脉冲光后，产生向后传输的瑞利散射光，并将该瑞利散射光传输给该环形器，以使该环形器通过其第三端将该瑞利散射光传输给该第二耦合器；

所述第二耦合器对该参考光和瑞利散射光进行耦合，生成两路相位相差180度的散射光干涉信号；

所述平衡探测器对该两路散射光干涉信号进行拍频，滤除共模分量，获得拍频电信号，并将该拍频电信号发送给所述包络检波电路；

所述包络检波电路对该拍频电信号进行全波整流，并对全波整流后的拍频电信号进行低通滤波，将该拍频电信号从载波搬移到基带，从而获得散射信号；

所述采集卡对该散射信号进行采集并发送给所述处理器；

所述处理装置根据该散射信号，对该传感光纤上的振动点进行定位，并获得该振动点处的相关振动信息。

2.根据权利要求1所述的基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，所述处理装置针对该传感光纤上的每个点，取多组散射信号的强度求均方差，比较各个点的均方差大小，对该传感光纤上的振动点进行定位。

3.根据权利要求1或2所述的基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，所述处理装置针对该传感光纤上的每个振动点，将多组散射信号在该振动点处对应的电压信号组成矩阵，对该矩阵进行傅里叶分析，获得该振动点处的振动频率和强度。

4.根据权利要求1所述的基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，所述波形调制器包括波形发生器和声光调制器，所述第一耦合器的输出端与该声光调制器的第一输入端连接，该波形发生器的输出端与该声光调制器的第二输入端连接，该声光调制器的输出端连接该环形器的第一端；

所述波形发生器将生成的具有该设定脉宽的声波发送给该声光调制器；

所述声光调制器利用具有该设定脉宽的声波对该第一路直流激光进行声光调制，以生成具有该设定脉宽的脉冲光。

5.根据权利要求1或4所述的基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，所述波形调制器依次通过第一光放大器、第一光滤波器与该环形器的第一端连接，所述第一光放大器对该波形调制器形成的具有设定脉宽的脉冲光进行光放大处理；所述第一光滤波器对光放大处理后的脉冲光进行滤波，以滤除因放大处理引入的噪声；

所述环形器的第三端依次通过第二光放大器、第二光滤波器与该平衡探测器的第二输入端连接，所述第二光放大器对该环形器的第三端输出的瑞利散射光进行光放大处理；所述第二光滤波器对光放大处理后的瑞利散射光进行滤波，以滤除因放大处理引入的噪声。

6.根据权利要求1所述的基于包络检波电路的光纤分布式振动传感系统，其特征在于，所述包络检波电路包括全波整流电路和低通滤波器，其中该全波整流电路的输入端连接该平衡探测器的输出端，输出端连接该低通滤波器的输入端，该低通滤波器的输出端连接该采集卡；

所述全波整流电路用于对该拍频电信号进行全波整流；

所述低通滤波器用于对全波整流后的拍频电信号进行低通滤波，将该拍频电信号从载波搬移到基带。