[发明专利]双波长分布式光纤声传感系统有效
| 申请号： | 201810208329.5 | 申请日： | 2018-03-14 |
| 公开（公告）号： | CN108168686B | 公开（公告）日： | 2020-01-31 |
| 发明（设计）人： | 徐团伟;冯圣文;黄建芬;杨洋;李芳 | 申请（专利权）人： | 中国科学院半导体研究所 |
| 主分类号： | G01H9/00 | 分类号： | G01H9/00 |
| 代理公司： | 11021 中科专利商标代理有限责任公司 | 代理人： | 任岩 |
| 地址： | 100083 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | 本公开提供了双波长分布式光纤声传感系统，包括：第一窄线宽激光器，第二窄线宽激光器、主主耦合器、光隔离器、调制器、掺铒光纤放大器、环行器、第一光纤光栅，第二光纤光栅、传感光纤、波分复用器、第一迈克尔逊干涉仪，第二迈克尔逊干涉仪、第一载波电路，第二载波电路、第一光电探测器，第二光电探测器、数据采集卡、信号处理机和脉冲发生器。通过波分复用方式实现两个空间分辨率不同但相近的相位解调结果，通过两者相减来获得高空间分辨率的分布式动态振动或声信号的监测，由于无需减小干涉仪臂长差和脉冲光宽度，因此保证了该系统低噪声的特点。 | ||
| 搜索关键词： | 迈克尔逊干涉仪 窄线宽激光器 分布式光纤 光电探测器 声传感系统 光纤光栅 载波电路 双波长 掺铒光纤放大器 波分复用方式 高空间分辨率 波分复用器 空间分辨率 脉冲发生器 数据采集卡 信号处理机 传感光纤 动态振动 干涉仪臂 光隔离器 相位解调 低噪声 调制器 环行器 脉冲光 主耦合 减小 相减 监测 保证 | ||
【主权项】：
1.一种双波长分布式光纤声传感系统，包括：/n第一窄线宽激光器(1A)与第二窄线宽激光器(1B)，第一窄线宽激光器(1A)、第二窄线宽激光器(1B)的输出波长不同，分别与第一光纤光栅(7A)，第二光纤光栅(7B)的中心波长一致；/n主耦合器(2)，其输入端连接第一窄线宽激光器(1A)和第二窄线宽激光器(1B)的输出端；/n光隔离器(3)，其输入端连接到所述主耦合器(2)的输出端；/n调制器(4)，其输入端连接到光隔离器(3)的输出端；/n掺铒光纤放大器(5)，其输入端连接到所述调制器(4)的输出端；/n环行器(6)，其a端口连接到所述掺铒光纤放大器(5)的输出端；/n第一光纤光栅(7A)与第二光纤光栅(7B)，所述第一光纤光栅(7A)和第二光纤光栅(7B)组成光纤光栅串，连接到所述环行器(6)的b端口；/n传感光纤(8)，连接到所述环行器(6)的c端口；/n波分复用器(9)，其输入端连接到所述环行器(6)的d端口；/n第一迈克尔逊干涉仪(100A)与第二迈克尔逊干涉仪(100B)，所述第一迈克尔逊干涉仪(100A)与第二迈克尔逊干涉仪(100B)分别连接到波分复用器(9)的两输出端口；/n第一载波电路(13A)与第二载波电路(13B)，所述第一载波电路(13A)的输出端连接第一迈克尔逊干涉仪(100A)的电学接口；第二载波电路(13B)的输出端连接第二迈克尔逊干涉仪(100B)的电学接口；/n第一光电探测器(14A)，第二光电探测器(14B)，第一光电探测器(14A)的输入端口与第一迈克尔逊干涉仪(100A)的输出端相连，第二光电探测器(14B)的输入端口与第二迈克尔逊干涉仪(100B)的输出端相连；/n数据采集卡(15)，其具有多个输入端口，分别连接到第一载波电路(13A)与第二载波电路(13B)的输出端、第一光电探测器(14A)和第二光电探测器(14B)的输出端口；以及/n信号处理机(16)，连接到数据采集卡(15)，用于通过数据采集卡(15)采集的数据实现分布式信号的测量。/n
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- 段发阶;牛广越;蒋佳佳;傅骁;叶德超;程仲海;刘志博 - 天津大学
- 2019-10-11 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 本发明属于光纤传感器技术领域，为提高光纤式叶尖定时传感器的定时分辨力。为此，本发明采取的技术方案是，基于自聚焦透镜的多模光纤式叶尖定时传感器，由发射端耦合器、接收端耦合器、抗拉抗压发射电缆、抗拉抗压接收电缆、环形器、光纤收发电缆、插芯套管、无芯光纤、自聚焦透镜构成，所述抗拉抗压发射电缆、抗拉抗压接收电缆、光纤收发电缆均内含一根多模光纤，发射端耦合器、接收端耦合器分别经抗拉抗压发射电缆、抗拉抗压接收电缆连接到环形器。本发明主要应用于光纤传感器的设计制造场合。
- 基于自聚焦透镜的光纤束式叶尖定时传感器-201910965340.0
- 段发阶;牛广越;蒋佳佳;傅骁;叶德超;程仲海;李芳怡 - 天津大学
- 2019-10-11 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 本发明属于传感器领域，为有效减小光斑的直径，提高光纤式叶尖定时传感器的定时分辨力。为此，本发明采取的技术方案是，基于自聚焦透镜的光纤束式叶尖定时传感器，多根多模光纤紧密围绕一根单模光纤组成光纤束，光纤束前端装配自聚焦透镜，单模光纤通过环形器连接激光器和光电接收器、多模光纤仅连接光电接收器，激光器发出的激光经过单模光纤、自聚焦透镜投射到叶片端面，叶片端面反射激光通过自聚焦透镜，再分别经过单模、多模光纤投射到光电接收器。本发明主要应用于光纤传感器的设计制造场合。
- 基于腔光力学系统测量受激布里渊散射过程的装置及方法-201910992718.6
- 刘严欢;张余宝;朱羿叡;熊梦翰;罗宁宁;史久林;何兴道 - 南昌航空大学
- 2019-10-18 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 本发明提供基于腔光力学系统测量受激布里渊散射过程的装置及方法，利用水中受激布里渊散射信号产生系统，聚焦到腔光力学系统当中，采用腔光力学系统测量发生受激布里渊散射时介质内部压力变化情况，得到产生受激布里渊散射压力的变化情况，可以计算得到介质内部声波场结构的变化形式，最终分析得到受激布里渊散射介质内部的物理机制，验证现有的受激布里渊散射调制模型的准确性。本发明的优点在于：通过对泵浦耦合场进行调节使得折射率发生变化，改变入射光能量使得在折射率附近色散发生变化，在这个过程当中，力学振子测量介质耦合量，由于非线性作用产生光压从而引入相应物理耗散量，通过微扰方程进行求解。
- 光纤迈克尔逊干涉测振仪非线性误差修正方法-201911030986.6
- 胡鹏程;董祎嗣;冉明;初文豪 - 哈尔滨工业大学
- 2019-10-28 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 光纤迈克尔逊干涉测振仪非线性误差修正方法属于光纤干涉测量技术领域；本发明在不需要改变第一反射镜和第二反射镜位置的前提下，通过给激光波长可调制光源进行波长预扫描，利用输出激光波长的连续变化使干涉仪的参考光束与测量光束之间的光程差产生连续的变化，使得探测器得到的干涉信号产生至少一个周期的相位变化，实现干涉信号特征参数的预提取，并利用预提取的特征参数在测量过程中实现非线性误差修正，进行高精度振动测量；本发明实现了对光纤迈克尔逊干涉测振仪干涉信号特征参数的预提取、能够有效解决干涉测量尤其是微小振动测量中非线性误差的修正问题，在精密测量领域具有显著的技术优势。
- 双芯光子晶体光纤传感结构-201911037117.6
- 张克非;马小翠;余明芯;廖秋雨;柳淘 - 西南科技大学
- 2019-10-29 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 本发明涉及一种双芯光子晶体光纤传感结构，包括背景材料区域、六边形六层空气孔排列结构、第一圆形纤芯结构、第二圆形纤芯结构；第一圆形纤芯结构内掺杂有聚甲基丙烯酸甲酯；多个小孔径空气孔环绕第一圆形纤芯结构设置；引入光子晶体光纤，在PCF中设置双芯结构，将双干涉臂做到一根光纤中，单根光纤实现两种模式的传输与干涉，结构简单，尺寸微小，易于加工和集成；引入光子晶体作为传感器的敏感元件，其本身所具有的包层空气孔可降低包层区的等效杨氏模量，增大材料弹性系数，提高形变量；在PCF设计的双芯结构中，单芯掺入弹性性能较好的聚甲基丙烯酸甲酯，在压力作用双芯下，产生内部应力，双芯有效模式折射率差呈线性关系，提高灵敏度。
- 一种光感玻璃球筛盘振幅检测仪-201610186210.3
- 潘文;陆俊平;刘文;胡俊闻;尹坚;陈南苇;杨江森 - 红塔烟草(集团)有限责任公司
- 2016-03-29 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 本发明公开了一种光感玻璃球筛盘振幅检测仪，具体涉及一种振动筛盘的振幅检测，属于振幅测量领域。本发明利用光的直线传播特性，以空心玻璃球作为基准媒介来表现振筛的振幅变化，激光打到玻璃球上，玻璃球敏感感光，根据入射区域的不同，通过安装在玻璃球上下左右的光敏电路中的LED灯发出不同颜色的光，从而更加直观地表现振幅改变的方向。使用该装置可以直接地检测振动筛的振幅的方向，此装置的成本低，易于制造，使用方法简单，而且可以进行多次重复使用，使用不受生产条件的限制，直观，效率高。
- 一种架空输电线路风振检测系统-201920717869.6
- 王峥;吴超;庞振江;李延;杨文;李良 - 北京智芯微电子科技有限公司
- 2019-05-17 - 2020-01-17 - G01H9/00
- 本实用新型公开了一种架空输电线路风振检测系统，包括光收发模块，与光收发模块相连的信号采集模块，与信号采集模块相连的数据处理模块，以及与数据处理模块通信连接的远程监控平台。所述光收发模块包括与架空输电线路上的传感光纤相连的环形器，均与环形器相连的光电探测器和掺饵光纤放大器，与光电探测器相连的放大器，与掺饵光纤放大器相连的脉冲调制器，以及与脉冲调制器相连的窄线宽激光器；其中，放大器和窄线宽激光器均与数据处理模块相连。通过上述设计，利用本实用新型对线路的风振识别及定位敏感，可实时监测输电线路的运行状态，提前采取应急措施、预防事故发生，从而提高电力系统的稳定性，降低维护费用，提升经济效益。
- 基于全相位差分原理的恒速叶片异步振动频率测量方法-201910878305.5
- 段发阶;邓震宇;傅骁;牛广越;刘志博;程仲海 - 天津大学
- 2019-09-17 - 2020-01-14 - G01H9/00
- 本发明涉及一种基于全相位差分原理的恒速叶片异步振动频率测量方法，在旋转机械的机匣不同位置设置两支叶尖定时传感器，旋转机械转子旋转一周，每支叶尖定时传感器对每支叶片的到达时间采样一次，当恒速欠采样条件下叶片发生异步振动时，通过对每支叶尖定时传感器的采样信号进行全相位傅里叶变换，获得准确的叶片异步振动差值频率和异步振动相位；通过对两支叶尖定时传感器采样信号的异步振动相位进行差分计算，实现恒速叶片异步振动的频率测量。
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