申请/专利权人：南京法艾博光电科技有限公司;内蒙古电力勘测设计院有限责任公司

申请日：2021-08-13

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN113654641B

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;2021.12.03#实质审查的生效;2021.11.16#公开

摘要：本发明公开了一种分布式光纤振动传感系统和解调方法，系统包括：直接探测型Φ‑OTDR部分、干涉部分和信号采集部分；直接探测型Φ‑OTDR部分对振动事件进行定位，干涉部分提升系统的频率响应，两者结合使系统具备振动事件定位以及宽频谱信号的测量能力。解调算法提高了振动事件的空间定位精度，并高保真地还原振动信号的频谱特性，使得对振动事件的识别准确率更高。本发明将直接探测型Φ‑OTDR结构和干涉结构融合，在保证传感系统高空间分辨率的基础上，进一步提高其频率响应范围，使其更适合实际应用。

主权项：1.一种分布式光纤振动传感系统，其特征在于，所述分布式光纤振动传感系统包括直接探测型Φ-OTDR模块、干涉模块和信号采集模块；所述直接探测型Φ-OTDR模块包括激光器、第一耦合器、半导体光放大器调制模块、掺铒光纤放大器、第一环形器、传感光纤、光学滤波器、第一光电探测器、低通滤波器和第一低噪声放大器；所述干涉模块包括第二耦合器、声光调制器、第二环形器、传感光纤、法拉第旋镜、第三耦合器、第二光电探测器、带通滤波器和第二低噪声放大器；所述信号采集模块包括时钟发生器和数据采集卡；时钟发生器，用于产生同步时钟信号输出至声光调制器的驱动和数据采集卡；所述激光器用于输出连续的窄线宽激光至第一耦合器，第一耦合器将激光器输入的窄线宽激光分成两路：第一路为Φ-OTDR系统部分信号光输入至半导体光放大器调制模块，第二路为干涉系统部分信号光输入至第二耦合器；所述半导体光放大器调制模块将第一耦合器输出的连续信号光调制成脉冲光输出至掺铒光纤放大器，使脉冲光经掺铒光纤放大器放大后输出至第一环形器的第1端口；由第一环形器的第1端口输入的探测光从第一环形器的第2端口输出至传感光纤，以产生背向散射光；背向散射光从第一环形器的第3端口输出至第一光电探测器，由第一光电探测器转换成电信号，电信号输出至低通滤波器进行低通滤波后再输出至第一低噪声放大器进行放大后输出至数据采集卡的A端口；所述第二耦合器将第一耦合器输出的第二路窄线宽激光再分成两路：第一路作为探测光输入至声光调制器，第二路作为本振光输入至第三耦合器；所述声光调制器将第二耦合器输入的探测光进行高电平调制，输出连续探测光至第二环形器的第1端口，再从第二环形器的第2端口输出至传感光纤，经法拉第旋镜反射后从第二光纤环形器的第3端口输出至第三耦合器；所述第三耦合器将第二环形器的第3端口输入的反射光与第二耦合器输入的本振光耦合输出至第二光电探测器，由第二光电探测器转换成电信号，电信号输出至带通滤波器进行带通滤波后输出至第二低噪声放大器进行放大后输出至数据采集卡的B端口；所述数据采集卡用于以时钟发生器输入的同步时钟信号作为触发采集信号，对并对第一低噪声放大器和第二低噪声放大器输入的电信号进行模数转换，输出两路数字信号至电脑端，利用电脑端内嵌的解调算法处理；其中，数据采集卡的A端口对应A路数据，数据采集卡的B端口对应B路数据；所述解调算法将B路数据进行相位解调，并计算短时能量谱，将其与数据库中的频谱作比较，如果频谱特征匹配则证明该处发生的振动是该系统想要监测的，进而通过对A路数据作短时方差计算来对振动事件定位，若不匹配则继续对其他的数据片进行短时能量谱计算，直至发现想要监测的振动事件后再定位或不存在振动事件。

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