長距離光纖分布式振動監測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及檢測技術，特別是一種長距離光纖分布式振動監測裝置。
【背景技術】
[0002]光纖分布式振動傳感技術在周界安防、管線監護和光纜海纜等監護領域有著廣泛的應用需求。以往的技術通常采用雙向馬赫曾德干涉儀或者光時域反射技術，檢測距離較短且不能用于光纜中含有單向光放大器的環境。
【發明內容】
[0003]本實用新型是針對光纖分布式振動傳感存在檢測距離有限和抗干擾能力差的問題，提出了一種長距離光纖分布式振動監測裝置，采用光脈沖時間編碼方法，結合激光干涉檢測和光纖技術，實現對光纖光纜沿線的外加振動信號進行檢測和定位，不限檢測距離的約束，適應各種檢測環境。
[0004]本實用新型的技術方案為:一種長距離光纖分布式振動監測裝置，包括脈沖編碼器、相干激光光源、時間編碼光源、第一光纖親合器、第二光纖親合器、第一波分復用器、第二波分復用器、干涉探測器、編碼探測器和信號處理單元，所述的脈沖編碼器分別與所述的相干激光光源和時間編碼光源連接，時間編碼光源與第一波分復用器連接，相干激光光源與所述的第一光纖耦合器連接，第一光纖耦合器分兩路輸出，其中一路通過光纖與所述的第二光纖耦合器連接，另一路與第一波分復用器連接，第一波分復用器與第二波分復用器通過光纖連接，第二波分復用器與第二光纖耦合器連接，第二光纖耦合器與所述的干涉探測器連接，干涉探測器與所述的信號處理單元連接，第二波分復用器與所述的編碼探測器連接，編碼探測器與信號處理單元連接。
[0005]脈沖編碼器對相干激光光源和時間編碼光源進行按格雷碼的序列編碼，被編碼的相干激光光源輸出光脈沖進入到光纖系統，先被第一光纖耦合器分兩路，一路通過光纖傳輸后再經過串聯的第一波分復用器和第二波分復用器進入到第二光纖耦合器，另一路直接向前傳輸后進入第二光纖耦合器，第二光纖耦合器輸出信號到干涉探測器roi，得到干涉光信號，兩個光纖耦合器之間兩路光纜長度相等；被編碼的時間編碼光源通過光纖傳輸后經過串聯的波分復用器進入到編碼探測器，干涉探測器和編碼探測器將按得到的光信號進行光電轉換，轉換后的電信號進入到信號處理單元，信號處理單元處理信號，實現對振動信號的定位。
[0006]所述兩個光纖耦合器之間傳輸光纜的長度L滿足條件以下:T = Lrwf/c>M/f，其中nrff為光纖的有效折射率，c為光在真空中的光速，T為一組格雷碼的周期，Μ為格雷碼碼位數，f為AD采樣頻率。
[0007]所述兩個光纖耦合器之間傳輸光纜傳輸距離過長時，在滿足兩個光纖耦合器之間傳輸光纜的長度L滿足條件的情況下，在光纖中增加單向傳輸放大模塊。
[0008]所述長距離光纖分布式振動監測裝置的監測方法，編碼探測器得到序列脈沖，相鄰兩組編碼脈沖之間的時間間隔為T，對于兩個光纖耦合器之間傳輸光纜傳輸距離，有T =neffL/c ；
[0009]干涉探測器得到干涉脈沖序列S，每個序列的第一個脈沖SN與時間脈沖N對應，最后一個脈沖SN+1與時間脈沖N+1對應，在N和N+1之間插入Μ個格雷碼編碼的脈沖，Μ由探測定位的精度確定，對應脈沖周期為Λ ；
[0010]當光纜上某一位置X發生振動事件的時候，通常第Ν組編碼脈沖已經往前傳輸τ時間，在信號處理單元中，每探測得到一個時間編碼脈沖Ν，就打開相應的高速計數器，記錄下時間τ，并同時啟動對干涉探測器探測到的信號的分析，當從干涉脈沖序列S中確定有事件發生是，即停止對τ的計時，利用這個時間τ，結合干涉脈沖的編碼序列號Μχ，就可以得到振動發生的位置為:
[0011]X = (MX Λ - τ )C/neffo
[0012]本實用新型的有益效果在于:本實用新型光纖分布式振動監測裝置及監測方法，適用于含有或不含有光中繼放大器的長距離光纜的外部安全監護。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型長距離光纖分布式振動監測裝置結構示意圖；
[0014]圖2為通信傳輸光纜中的光放大環節示意圖；
[0015]圖3為本實用新型實施例示意圖；
[0016]圖4為本實用新型編碼和探測示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，長距離光纖分布式振動監測裝置結構示意圖，脈沖編碼器Μ對相干激光光源L1和時間編碼光源L2進行按格雷碼的序列編碼，被編碼的光源輸出光脈沖進入到光纖系統，相干激光光源L1發出的相干光脈沖通過光纖耦合器C1分成兩路，分別進入到傳輸光纜的兩根光纖中，一根光纖直接向前傳輸后再經過光纖耦合器C2，另一根光纖依次通過波分復用器Wl、W2進入光纖耦合器C2，光纖耦合器C2輸出信號進入到干涉探測器roi，得到干涉光信號；脈沖編碼器Μ通過內部高精度時鐘，采用二進制格雷碼方式對時間編碼光源L2進行精確編碼，時間編碼光源L2發出的特定編碼的序列光脈沖則經過波分復用器W1進入到傳輸光纜，再經過波分復用器W2進入到編碼探測器H)2。L1和L2的脈沖序列根據光纜的長度和編碼的位數來確定，即發出第一組格雷編碼脈沖之后，根據光纜的精確長度，在確定這組脈沖已經完全到達PD1和TO2的情況下，再發出下一組格雷編碼脈沖。PD1和PD2將得到的光信號進行光電轉換，轉換后的電信號進入到信號處理單元進行相應的模數AD轉換，并進行高速數字信號處理，首先從TO2中得到的光脈沖信號中采用時鐘恢復技術恢復時鐘源，供給后續電路作為時間基準，同時從干涉脈沖信號中經過信號分析，提煉出作用在光纜上的振動信息，依據該信息的能量特征，結合時間編碼信號，確定能量最集中的點所對應的時間編碼，由此得到振動信號作用在光纜上的確切時間，再得到該振動信號所發生的在光纜上的具體位置，實現對振動信號的定