[发明专利]一种分布式汽车故障监测系统及方法

权利要求书

1.一种分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述系统包括：光生成解调单元(100)、光应力监测单元(200)和光温度监测单元(300)；

所述光生成解调单元(100)包括激光器(1)、相位调制器(2)、滤波器(9)、第一解调器(13)和第二解调器(8)；所述激光器(1)包括至少两个输出端，生成第一入射光路(14a)和第二入射光路(15c)；所述第一入射光路(14a)经滤波器(9)传输至光应力监测单元(200)，所述第二入射光路(15c)经相位调制器(2)传输至光温度监测单元(300)；

其中，所述光应力监测单元(200)包括第一传感光纤(12)、以及设置于所述第一传感光纤(12)中的光纤光栅组件(11)，所述第一传感光纤(12)安装在监测目标位置；所述第一入射光路(14a)传输至第一传感光纤(12)中，经光纤光栅组件(11)形成第一反射光路(14b)并反向传输至所述第一解调器(13)；所述第一解调器(13)获取所述第一反射光路(14b)的光参量变化信号，并通过解析得到所述汽车的应力变化信息；

其中，所述光温度监测单元(300)包括耦合器(3)、第二传感光纤(4)、第三传感光纤(6)、第一反射镜(5)和第二反射镜(7)，所述第二传感光纤(4)安装在监测目标位置；所述第二入射光路(15c)经所述耦合器(3)同时生成参考入射光路(15c’)和探测入射光路(15c”)；所述参考入射光路(15c’)通过第二传感光纤(4)后经第一反射镜(5)反射回所述耦合器(3)，形成参考反射光路(15d’)传输至所述第二解调器(8)；所述探测入射光路(15c”)通过第三传感光纤(6)后经第二反射镜(7)反射回所述耦合器(3)，形成探测反射光路(15d”)传输至所述第二解调器(8)；所述第二解调器(8)根据所述参考反射光路(15d’)获取探测反射光路(15d”)的光参量变化信号，并解析得到所述汽车的温度变化信息。

2.根据权利要求1所述分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述光应力监测单元(200)还包括环形器(10)，所述第一入射光路(14a)经所述环形器(10)输入端传输至第一传感光纤(12)中；所述第一反射光路(14b)经所述环形器(10)输出端反向传输至所述第一解调器(13)。

3.根据权利要求1所述分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述光纤光栅组件(11)为光纤布拉格光栅组件。

4.根据权利要求1所述分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述第二入射光路(15c)经所述相位调制器(2)形成非连续的脉冲光。

5.根据权利要求4所述分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述非连续的脉冲光由多个短暂脉冲组成，每个所述短暂脉冲间的时间间隔△t≥2*n*L/c；

其中，所述n为所述第三传感光纤(6)的折射率；所述L为所述第三传感光纤(6)的长度；所述c为光在真空中的速度，所述c＝3*10⁸m/s。

6.根据权利要求4所述分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述汽车的温度变化信息包括温度变化位置，所述温度变化位置L₁＝c*t/(2*n)；

其中，所述c为光在真空中的速度，所述c＝3*10⁸m/s；所述t为所述探测反射光路(15d”)在所述第三传感光纤(6)中经所述温度变化位置的反射时间；所述n为所述第三传感光纤(6)的折射率。

7.根据权利要求4所述分布式汽车故障监测系统，其特征在于，所述非连续的脉冲光的重复率f＝20kHz，脉冲宽度W＝100ns。