[实用新型]基于双声光调制器串联的分布式光纤振动声波传感系统有效
申请号: | 202122561680.2 | 申请日: | 2021-10-25 |
公开(公告)号: | CN217083949U | 公开(公告)日: | 2022-07-29 |
发明(设计)人: | 纪然然;宛立君;周广喆;李东明;严爱博;李博 | 申请(专利权)人: | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 |
主分类号: | G01H9/00 | 分类号: | G01H9/00 |
代理公司: | 杭州赛科专利代理事务所(普通合伙) 33230 | 代理人: | 宋飞燕 |
地址: | 310023 浙江省*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 双声 调制器 串联 分布式 光纤 振动 声波 传感 系统 | ||
本实用新型涉及光时域反射仪技术领域,尤其是一种基于双声光调制器串联的分布式光纤振动声波传感系统,包括解调电路板和下变频光路模块,所述解调电路板包括有主控单元、AD模块、光电探测器模块、驱动信号调理模块、网口模块和串口模块,所述下变频光路模块包括有窄线宽光源、光纤分束器、声光调制器组合、光纤放大器、光纤环形器和光纤合束器,本实用新型能够减小系统后端数据采集与解调处理的数据量压力,降低系统后端采集硬件的性能要求,提高相位解调的实时性。
技术领域
本实用新型涉及光时域反射仪技术领域,具体领域为一种基于双声光调制器串联实现光学下变频的分布式光纤振动声波传感系统。
背景技术
光时域反射仪是基于后向瑞利散射光信号的一种测量仪器,它以后向瑞利散射理论为基础,可以直接地对光纤振动信号进行测量,并且能够反映出整个光纤线路的光损耗变化情况。光脉冲在光纤中传播时,脉冲沿整个传感光纤路径产生的后向瑞利散射信号被光探测器接收,会形成一个按时序排列的连续分布的强度信号,即传感光纤中的任一位置都有一个与之对应的后向瑞利散射光强度。根据这一理论,通过监测返回的后向瑞利散射光信号的强度,就可以通过探测光强的变化反映出的沿光纤线路分布的光纤损耗情况,进而获得光纤扰动处的参量信息,如温度、压力、振动、声音等,并且可以通过计算光脉冲的往返时间准确的对扰动信息进行定位。该技术不仅具有分布式光纤传感测量的诸多优点,而且还具有探测灵敏度高、定位精度高等特点,目前广泛应用在石油化工天然气输送管道预警、桥梁隧道大型公共设施安全监测、长距离周界安防、电力电缆结构健康监测等领域。
目前普遍使用的分布式光纤振动/声波传感系统中,其解调光路是由窄线宽激光器产生的连续光经过光纤分束器分成两路,一路作为本地光,另一路经过声光调制器调制,对探测光进行移频和光脉冲生成。返回的信号光与本地光进入光纤耦合器进行拍频,差频信号进入数据采集系统。在这种方案中因为要考虑到空间分辨率以及声光晶体自身属性,一般采用频移量为200MHz 的声光调制器,这就对系统数据采集及信号后处理的采样率及数据并行处理硬件性能指标提出一定的要求。根据奈奎斯特采样定理,想要很好的还原扰动信号,采集卡的采样率需要至少400MHz以上,这对硬件电路的设计提出了十分苛刻的要求,并且不利于相位噪声测量系统的噪声抑制,系统后端数据处理变的臃肿,降低了系统的实时性。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种基于双声光调制器串联实现光学下变频的分布式光纤振动/声波传感系统,通过光学变换及时延控制在光路中实现光学下变频,降低系统对数据采集及信号后处理的要求,减少系统数据处理量级,同时增加系统相位解调的实时性。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种基于双声光调制器串联实现光学下变频的分布式光纤振动声波传感系统,其特征在于:包括解调电路板(1)和下变频光路模块(2),
所述解调电路板(1)包括有主控单元(3)、AD模块(4)、光电探测器模块(5)、驱动信号调理模块(6)、网口模块(7)和串口模块(8),
所述下变频光路模块(2)包括有窄线宽光源(9)、光纤分束器(10)、声光调制器组合(11)、光纤放大器(12)、光纤环形器(13)和光纤合束器(14),
窄线宽光源(9)的光源端与光纤分束器(10)的接收端对应,光纤分束器(10)的一输出端与声光调制器组合(11)的接收端对应,光纤分束器(10) 的另一输出端与光纤合束器(14)的接收端对应,声光调制器组合(11)的输出端与光纤放大器(12)的接收端对应,光纤放大器(12)的输出端与光纤环形器(13)的接收端对应,光纤环形器(13)的输出端与光电探测器模块(5)的接收端对应,光电探测器模块(5)的输出端连接AD模块(4)的接收端,AD模块(4)的输出端连接主控单元(3)的输入端,网口模块(7) 和串口模块(8)均与主控单元(3)的输出端连接,驱动信号调理模块(6) 的接收端与主控单元(3)的输出端连接,驱动信号调理模块(6)的输出端分别与声光调制器组合(11)和光纤放大器(12)的控制端连接。
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