【中國儀表網(wǎng) 儀表專利】創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利――一種高指標(biāo)分布式光纖振動(dòng)傳感器。該專利由威海北洋光電信息技術(shù)股份公司申請(qǐng)，并于2017年4月19日獲得授權(quán)公告。
　　
　　內(nèi)容說明
　　
　　本發(fā)明涉及一種光纖振動(dòng)傳感器，具體說是一種高指標(biāo)分布式光纖振動(dòng)傳感器。
　　
　　發(fā)明背景
　　
　　目前，振動(dòng)信息的探測分析已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，隨著技術(shù)的發(fā)展提高，也逐步應(yīng)用于周界安防領(lǐng)域。現(xiàn)有的周界安防系統(tǒng)有脈沖圍欄、紅外對(duì)射、振動(dòng)電纜、光纖振動(dòng)傳感器等多種監(jiān)測系統(tǒng)，各系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和性能也各不相同。脈沖圍欄的特點(diǎn)是能夠在監(jiān)測的同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)震懾的作用，但其監(jiān)測距離短，其適用于廠區(qū)、園區(qū)等小區(qū)域性監(jiān)測；紅外對(duì)射因其易于受到其他外界環(huán)境干擾而失效，其適應(yīng)于室內(nèi)貴重物品、資料、設(shè)備等安全監(jiān)測；振動(dòng)電纜可實(shí)現(xiàn)較長距離傳輸，但電磁干擾對(duì)其影響很大，應(yīng)用具有很大的局限性；光纖振動(dòng)傳感器應(yīng)用相對(duì)靈活，可進(jìn)行區(qū)域性應(yīng)用，同時(shí)因其長距離傳輸、本征無源的特性，應(yīng)用適應(yīng)性強(qiáng)。
　　
　　分布式光纖振動(dòng)傳感器是目前研究的熱點(diǎn)，其主要應(yīng)用于國防邊界、油氣管道、光電纜等長距離的安全監(jiān)測。然而隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)分布式光纖振動(dòng)傳感器的準(zhǔn)確度、靈敏度、傳輸距離等性能指標(biāo)提出來越來越高的要求，現(xiàn)有的分布式光纖振動(dòng)傳感器已經(jīng)不能滿足市場的需求。
　　
　　發(fā)明內(nèi)容
　　
　　本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有分布式光纖振動(dòng)傳感器傳輸距離短、靈敏度低、準(zhǔn)確度低的技術(shù)問題，提供一種傳輸距離長、靈敏度高、準(zhǔn)確度高的高指標(biāo)分布式光纖振動(dòng)傳感器。
　　

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種高指標(biāo)分布式光纖振動(dòng)傳感器，包括第一分光器、調(diào)制放大器、第二分光器、可調(diào)衰減器、延長光纜、第一光路、第二光路、泵浦器、第一傳感光纜、第二傳感光纜、外差探測器和采集控制器，第一分光器設(shè)有一路90％輸出端和一路10％輸出端，一路90％輸出端與調(diào)制放大器連接，一路10％輸出端與外差探測器連接，調(diào)制放大器的輸出端與第二分光器連接；第二分光器設(shè)有兩路50％輸出端，其中一路與可調(diào)衰減器連接，另一路通過延長光纜與第二光路連接；可調(diào)衰減器的輸出端與第一光路連接，泵浦器的輸出端分別與第一光路和第二光路連接；第一傳感光纜與第一光路連接，第二傳感光纜與第二光路連接，采集控制器的輸入端與外差探測器連接，采集控制器的脈沖輸出端與調(diào)制放大器連接；第一光路和第二光路分別設(shè)有后向散射信號(hào)輸出端，第一光路的后向散射信號(hào)輸出端與外差探測器連接，第二光路的后向散射信號(hào)輸出端與外差探測器連接。
　　
　　優(yōu)選地，調(diào)制放大器包括調(diào)制器和光放大器，采集控制器的脈沖輸出端與調(diào)制器連接，光放大器與調(diào)制器連接，第二分光器與光放大器連接，第一分光器的一路90％輸出端與調(diào)制器連接。外差探測器包括第三分光器、第四分光器、第五分光器和雙路外差探測器，第一分光器的一路10％輸出端與第三分光器的輸入端連接；第三分光器設(shè)有兩路50％輸出端，其中一路50％輸出端與第四分光器的輸入端連接，另一路50％輸出端與第五分光器的輸入端連接；第一光路的后向散射信號(hào)輸出端與第四分光器的輸入端連接，第二光路的后向散射信號(hào)輸出端與第五分光器的輸入端連接，第四分光器的輸出端和第五分光器的輸出端分別與雙路外差探測器的輸入端連接，雙路外差探測器的輸出端與采集控制器的輸入端連接。泵浦器包括第一泵浦源和第二泵浦源，第一光路包括第一叁端口光環(huán)形器和第一波分復(fù)用器，第二光路包括第二叁端口光環(huán)形器和第二波分復(fù)用器；第一叁端口
　　
　　光環(huán)形器設(shè)有1端口、2端口和3端口，第二叁端口光環(huán)形器設(shè)有1端口、2端口和3端口，第一波分復(fù)用器設(shè)有反射端口、透射端口和公共端口，第二波分復(fù)用器設(shè)有反射端口、透射端口和公共端口；第一泵浦源與第一波分復(fù)用器的透射端口連接，第二泵浦源與第二波分復(fù)用器的透射端口連接；可調(diào)衰減器的輸出端與第一叁端口光環(huán)形器的1端口連接，第一叁端口光環(huán)形器的2端口與第一波分復(fù)用器的反射端口連接，第一叁端口光環(huán)形器的1端口與第四分光器的輸入端連接；第二叁端口光環(huán)形器的3端口與第五分光器的輸入端連接，延長光纜與第二叁端口光環(huán)形器的1端口連接，第二叁端口光環(huán)形器的2端口與第二波分復(fù)用器的反射端口連接；第一傳感光纜與第一波分復(fù)用器的公共端口連接，第二傳感光纜與第二波分復(fù)用器的公共端口連接。還設(shè)有光源，光源與第一分光器連接。
　　
　　本發(fā)明的有益效果是，采用后向散射信號(hào)的原理來實(shí)現(xiàn)入侵定位，同時(shí)通過外差探測器分析確定每一點(diǎn)的光纜特性變化，從而確定振動(dòng)信息的變化，有效地增加了系統(tǒng)的增益，提高了系統(tǒng)的精度、靈敏度和距離；在叁端口光環(huán)形器、波分復(fù)用器和泵浦源的作用下實(shí)現(xiàn)了拉曼放大，有效提高輸入到光纖中的能量，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)更遠(yuǎn)距離的傳輸，同時(shí)增加靈敏度和精度；在雙路外差探測器和采集控制器的作用下采用弱信號(hào)低噪放大技術(shù)和雙通道獨(dú)立采集技術(shù)，有效提高系統(tǒng)信噪比，同時(shí)兩通道采集單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，互補(bǔ)影響，應(yīng)用更加靈活。
　　
　　本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)傳感距離大于80公里的傳感距離，同時(shí)可保證定位精度為15米的周界防范系統(tǒng)。