位。
[0018]保證對光脈沖的高精度編碼，時間準確性Δ T要達到ns量級，以保證對定位的精度要求。當光纖光纜的長度太短，光的傳輸太快，系統的編碼速率要求會超過AD轉換器件和信號處理器的處理能力而使系統無法實現，為保證功能，兩個光纖耦合器之間傳輸光纜的長度L滿足以下條件:T = Lrwf/C>M/f，其中rwf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。
[0019]在常規的大長度通信光纜中，為了克服光纖的固有傳輸損耗，通常相隔50km左右就回加入一對光放大器，如圖2所示通信傳輸光纜中的光放大環節示意圖。這種光放大器為了保證光通信信息的質量，通常是單向傳輸并放大，因此常規的分布式振動檢測技術如基于雙向MZ干涉儀技術和基于0TDR技術的測量方法在光學結構上就無法實現。因為這兩種技術都要求光在一根光纖里面雙向傳輸，才能構成相應的分布式光學系統。
[0020]單向傳輸放大模塊是放置在傳輸距離太長，主要是為了克服信號衰減所使用，通信系統中一般都是單向傳輸。當某些系統中光纖光纜的長度比較短，由于光的傳輸太快，系統的編碼就需要調整，使之滿足上述傳輸光纜的長度L滿足的條件。
[0021]抽取通信傳輸光纜中的兩個單向模塊來構建，比如圖2中的發射11 一接收11和發射21—接收22這兩根光纖作為圖1系統中的傳輸光纜。給出如圖3所示實施例示意圖。
[0022]脈沖編碼器Μ對相干激光光源L1和時間編碼光源L2按時間序列進行相關編碼，L2的編碼按照光纖長度來進行，使得相鄰兩個碼之間的時間間隔正好是光脈沖從一頭傳輸到另一頭的時間。L1則根據L2的時間周期進行均勻等分并連續編碼。被編碼的光源輸出光脈沖進入到光纖系統。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，向前傳輸后再經過光纖耦合器C2進入到干涉探測器roi，得到干涉光信號。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TO2。由于L1和L2的脈沖序列編碼的位數根據光纜的長度確定，只需要知道振動發生是對應的是哪個編碼，以及相應的L2的前一個編碼已經傳輸多長時間，即可以確定事件發生的位置。如圖4所示編碼和探測示意圖。
[0023]PD2得到序列脈沖，相鄰兩組編碼脈沖之間的時間間隔為T，對于光纜長度L (光纜的長度是指圖1中光纖耦合器C1、C2之間的長度，C1和C2之間的光纜有兩組，一組直接相連，一組包含波分復用器Wl、W2，要求這兩組的總長度相等，PD2和PD1在輸出進過光電轉換之后，由電路進行延遲補償，通過AD采集的時鐘基準保持兩路信號采集的同步)，有T =nrffL/c，其中，nrff為光纖的有效折射率，c為光在真空中的光速。
[0024]PD1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，對應脈沖周期為八。
[0025]當光纜上某一位位置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，因此在信號處理單元中，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PD1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:
[0026]X = (MX Λ - τ )C/neff
[0027]綜上所述，在干涉脈沖序列中通過實時分析，得到外部事件的特征信息，可以用于判斷那類事件的發生。結合編碼信息和對相應時間的計算，可以得到事件發生的位置信息，從而實現對作用在光纜上的外部侵害事件的分布式監測。
【主權項】
1.一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、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、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，其特征在于: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。
【專利摘要】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、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、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，脈沖編碼器分別與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，第二光纖耦合器與干涉探測器連接，干涉探測器與信號處理單元連接，第二波分復用器與編碼探測器連接，編碼探測器與信號處理單元連接。
【IPC分類】G01H9/00
【公開號】CN205002877
【申請號】CN201520757193
【發明人】姜兆公, 任尚今
【申請人】上海瓏登信息科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月28日