[发明专利]一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统

权利要求书

1.一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，包括：Arm处理核心、光源及光开关驱动电路、窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大器、第一光开关、波分复用器、三端光环型器、光接口、通信光纤、第二光开关、第二光纤放大器、光电探测器、模拟开关、第一放大电路、第二放大电路、高速数据采集模块和触换显示模块；

所述触换显示模块电连接Arm处理核心，所述Arm处理核心电连接光源及光开关驱动电路和高速数据采集模块，所述光源及光开关驱动电路分别电连接窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大器、第一光开关、第二光开关、第二光纤放大器和模拟开关，所述窄线宽脉冲光源信号连接第一光纤放大器，所述第一光纤放大器信号连接第一光开关的第二端口，所述第一宽带光源信号连接第一光开关的第一端口，所述第一开关的第三端口信号连接波分复用器，所述第二宽带光源信号连接波分复用器，所述波分复用器信号连接三端光环型器的第一端口，所述三端光环型器的第二端口和第三端口分别信号连接有第二光开关的第一端口和光接口，所述第二光开关的第二端口和端口4与第二光纤放大器信号连接，所述第二光开关的3端口还信号连接有光电探测器，所述光电探测器信号连接模拟开关，所述模拟开关分别通过信号连接第一放大电路和第二放大电路信号连接高速数据采集模块；

所述结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统包括两种工作模式，所述工作模式分别为：OTDR模式和DVS模式；

所述通信光纤通过接入光接口来实现光纤的OTDR探测和振动传感探测。

2.根据权利要求1所述的结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，所述第一宽带光源和第二宽带光源波长不同，当第二宽带光源波长被激活时，光源及光开关驱动电路仅驱动第二宽带光源发出光脉冲，关闭第二宽带光源供电;当第一宽带光源波长被激活时，光源及光开关驱动电路仅驱动第一宽带光源发出光脉冲，关闭第二宽带光源供电；所述触换显示模块供用户选定波长长度。

3.根据权利要求1或2所述的结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，所述OTDR模式包括：光源及光开关驱动电路关闭窄线宽脉冲光源、第一光纤放大器和第二光纤放大器的供电，将第一光开关切换到1通3，将第二光开关切换到1通3且2通4，控制模拟开关将探测器输出信号的通路切换到第一放大电路；根据用户在界面选定的波长、探测距离、脉宽等参数，对应波长的第一宽带光源或第二宽带光源发出的光脉冲，通过波分复用器进入三端光环型器的第一端口，从第二端口输出，通过光接口进入通信光纤，脉冲光与光纤材料发生瑞利散射效应，其中背向瑞利散射光回到光接口进入三端光环型器的第二端口，并从第三端口进入第二光开关的第一端口并从第三端口输出，通过探测器转为电信号后经模拟开关进入第一放大电路，放大后的电信号进入高速数据采集模块，转为数字信号进入Arm处理核心，被解调计算后得到光纤的OTDR数据和事件，数据、事件和曲线。

4.根据权利要求1所述的结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，所述DVS模式包括：光源及光开关驱动电路关闭第一宽带光源和1第二宽带光源，开启第一光纤放大器和第二光纤放大器的供电，控制第一光开关切换到2通3，控制第二光开关切换到1通4且2通3，控制模拟开关将探测器输出信号的通路切换到第二放大电路；用户设定好脉宽、探测长度、探测阈值等参数后，光源及光开关驱动电路驱动窄线宽脉冲光源发出激光脉冲，通过第一光纤放大器放大后通过第一光开关的第二端口和3进入波分复用器，再输入三端光环型器的第一端口，从第二端口输出经过光接口进入通信光纤，激光脉冲与光纤材料发生瑞利散射，窄线宽激光的散射光还会发生相干，并携带光信号的相位信息；背向瑞利散射通过光接口回到三端光环型器第二端口，并通过第三端口进入第二光开关第一端口，再由端口4进入第二光纤放大器，散射光被放大后进入第二光开关第二端口，再通过第三端口进入光电探测器，被转换为电信号后经模拟开关输出到第二放大电路放大，进入高速数据采集模块，转为数字信号进入Arm处理核心，其中的相位信息被解调计算后，得到光纤全线的振动信号和位置信息，并与设定的域值比较，相关结果在触摸显示模块进行显示输出，完成光纤振动测量。