申请/专利权人：江南大学

申请日：2023-09-04

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117109720B

主分类号：G01H9/00

分类号：G01H9/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2023.12.12#实质审查的生效;2023.11.24#公开

摘要：本申请公开了一种基于时分复用技术的分布式光纤振动传感器，涉及分布式光纤声波传感系统领域，该分布式光纤振动传感器通过可调谐激光器输出含有多个波长的连续激光，通过电吸收调制器将其调制为包含多个波长的探测光脉冲注入传感通道，传感通道中的各个解波分复用器分别解调出对应的一个波长的探测光脉冲注入对应的一个传感光纤，继而通过波分复用技术使得不同光纤段上的光信号先后到达光电探测器形成时分复用，从而使得整个传感光纤中有多个波长的探测脉冲光，因此在传感光纤具有同等长度的情况下，可将频率响应带宽也提升至原来的多倍，使得分布式光纤振动传感器可以兼顾检测距离与检测频率范围。

主权项：1.一种基于时分复用技术的分布式光纤振动传感器，其特征在于，所述分布式光纤振动传感器包括可调谐激光器、电吸收调制器、传感通道和控制处理器；所述控制处理器连接并控制所述可调谐激光器，所述可调谐激光器输出包含N个波长的连续激光；所述电吸收调制器用于将所述可调谐激光器产生的连续激光调制为包含N个波长的探测脉冲光并输入所述传感通道的信号输入端；所述传感通道包括传感光纤、N个解波分复用器、N个环形器和光电探测器，所述传感光纤布设在待检测振动的区域，且所述传感光纤包括连续的N个光纤段，N≥2；在所述传感通道中，第一个解波分复用器的输入端连接所述传感通道的信号输入端，对于任意整数参数1≤n≤N-1，第n个解波分复用器的第一输出端通过与第n个光纤段的长度一致的延迟光纤连接第n+1个解波分复用器的输入端，第N个解波分复用器的第一输出端悬空；所述第n个解波分复用器的第二输出端连接第n个环形器的第一端口，所述第n个环形器的第二端口连接第n个光纤段的光纤入射端，所述第n个光纤段的光纤出射端连接第n+1个环形器的第三端口；第N个光纤段的光纤出射端悬空，第一个环形器的第三端口连接所述光电探测器，所述光电探测器的信号输出端连接所述传感通道的信号输出端；每个解波分复用器与一个波长对应，每个解波分复用器通过第二输出端输出对应波长的探测脉冲光、通过第一输出端输出其他波长的探测脉冲光，N个解波分复用器的第二输出端分别输出N个不同波长的探测脉冲光，每个环形器内的信号按照第一端口、第二端口和第三端口依次顺序传输；所述分布式光纤振动传感器包括光纤放大器和M个所述传感通道，各个传感通道中的传感光纤分别布设在待检测振动的区域的不同空间位置，整数参数M≥2；所述光纤放大器的输入端连接所述电吸收调制器的输出端，所述光纤放大器内包含的1*M的耦合器的各个输出端分别连接M个传输通道的信号输入端，各个传输通道的信号输出端均连接所述控制处理器，所述控制处理器综合M个光电探测器输出的振动探测信号基于Φ-OTDR技术输出振动感应结果，所述振动感应结果用于指示所述传感通道中的传感光纤受到的振动扰动，包括：根据每个光电探测器输出的振动探测信号基于Φ-OTDR技术得到感应子结果，所述感应子结果用于指示所述待检测振动的区域内的目标位置有振动或者无振动；构建辨识框架，所述辨识框架包括4个互斥的命题分别为：所述目标位置实际有振动且感应子结果指示有振动、所述目标位置实际有振动且感应子结果指示无振动、所述目标位置实际无振动且感应子结果指示有振动、所述目标位置实际无振动且感应子结果指示无振动；初始化各个感应子结果在所述辨识框架下对应于各个命题的基本概率，并基于D-S证据理论根据所述辨识框架对M个感应子结果进行信息融合得到振动感应结果，所述振动感应结果用于指示所述目标位置有振动或者无振动；所述对M个感应子结果进行信息融合得到振动感应结果还包括：当确定所述振动感应结果用于指示所述目标位置有振动时，将各个光电探测器输出的振动探测信号分别输入振动模式识别模型，得到所述振动模式识别模型输出的各个振动探测信号的振动模式，采用投票机制对各个振动探测信号的振动模式进行投票确定最终振动模式，则得到的所述振动感应结果还用于指示最终振动模式；其中，所述振动模式识别模型预先基于端到端的卷积神经网络训练得到。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江南大学 一种基于时分复用技术的分布式光纤振动传感器

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