一种基于空分波分复用的分布式测量系统及方法与流程

1.本技术属于光通信与传感器检测技术领域，尤其是涉及一种基于空分波分复用的分布式测量系统及方法。


背景技术：

2.分布式振动监测是异常事件检测和基础设施破坏预警的关键技术之一。而振动测量一种有效的方法通常基于加速度传感器。基于光纤传感的加速度传感器有多种方式，通常包括布拉格光栅(fbg)传感器，法布里
‑
珀罗(fp)传感器和基于光强调制的扭转镜式(tm)。
3.在单个光纤网络中集成多个fbg传感器相对容易，因为每个传感器只有有限数量的工作波长。现有技术的fbg传感器系统通常采用扫频光源，因此网络中的所有传感器都可以由一个光源询问。尽管易于实现，但典型的fbg传感器的动态范围相对较差,这限制了它们在许多应用中的部署。
4.基于fp和tm的传感器通常用于不容易克服fbg传感器局限性的应用中。但由于传感器之间的干扰，这两种传感器在单光纤网络中的多个传感器串联复用具有挑战。
5.基于fp传感的复用方法和光路实现在专利文献us10184852b2中给出。但是fp传感结构复杂传感相位解调很麻烦。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的上述不足，从而提供一种基于空分波分复用的分布式测量系统及方法。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种基于空分波分复用的分布式测量系统，包括：
9.发射端，用于发射具有一系列波长的宽带光线；
10.若干光传感器件，通过第一光纤串联在一起同一光路中；
11.接收端，用于接收光传感器件反馈的光线；
12.所述发射端发射带光线后，通过第一光纤的传导依次经过所有的光传感器件，光传感器件接收到光源后通过第二光纤向接收端反馈光信号，且每个光传感器件处反馈光信号的波长均不相同；
13.所述发射端接收到光信号后根据接收到的光信号的波长与反馈该光信号的光传感器件进行对应。
14.优选地，本发明的分布式测量系统，
15.每个所述光传感器件均位于一个节点内，位于光路最后一个的节点包括准直器，除光路最后一个的节点外的所有节点均包括准直器和滤波片，所述准直器用于连接输入光纤和输出光纤；
16.所述滤波片用于使从输入光纤输入的光线中的特定波长的光线通过，并使通过的
光线反射并进入输出光纤以向下一节点传输。
17.优选地，本发明的分布式测量系统，所述发射端具有：发射光线的光源以及用来防止反射光影响光源的隔离器。
18.优选地，本发明的分布式测量系统，所述接收端包括光电二极管、解调器、将光信号转换为数字信号的数模转换器及处理数字信号的服务器；
19.所述光传感器件为温度光传感器、压力光传感器、应变光传感器、加速度光传感器、振动光传感器。
20.优选地，本发明的分布式测量系统，所述接收端还能够根据接收到的光线的波长来确定哪个光传感器件位置处部件发生损坏。
21.本发明还提供一种基于空分波分复用的分布式测量方法，包括以下步骤：
22.s1：发射端发射具有一系列波长的宽带光线；
23.s2：光线进入通过第一光纤串联形成的光路中，光路中串联有若干光传感器件；
24.s3：光传感器件接收到光源后通过第二光纤向接收端反馈光信号，且每个光传感器件处反馈光信号的波长均不相同；
25.s4：所述接收端接收到光信号的波长与反馈该光信号的光传感器件进行对应。
26.优选地，本发明的分布式测量方法，每个所述光传感器件均位于一个节点内，位于光路最后一个的节点包括准直器，除光路最后一个的节点外的所有节点均包括准直器和滤波片，所述准直器用于连接输入光纤和输出光纤；
27.所述滤波片用于使从输入光纤输入的光线中的特定波长的光线通过，并使通过的光线反射并进入输出光纤以向下一节点传输。
28.优选地，本发明的分布式测量装置，所述发射端具有：发射光线的光源以及用来防止反射光影响光源的隔离器。
29.优选地，本发明的分布式测量方法，所述接收端包括光电二极管、解调器、数模转换器及处理数字信号的服务器，负责将接收到的光信号转换为数字信号；
30.所述光传感器件为温度光传感器、压力光传感器、应变光传感器、加速度光传感器、振动光传感器。
31.优选地，本发明的分布式测量方法，所述接收端还能够根据接收到的光线的波长来确定哪个光传感器件位置处部件发生损坏。
32.本发明的有益效果是：
33.本技术以两条光纤为主干，利用一台能够发射具有一系列波长的宽带光线的发射端来发射光线，根据不同的光传感器件分解出不同波长的光信号，并利用光纤将光传感器件反馈的光信号传输到发射端，使得整体结构简单，无须经过复杂的调试。
附图说明
34.下面结合附图和实施例对本技术的技术方案进一步说明。
35.图1是本技术实施例的基于不同波长光线的分布式测量系统的结构示意图；
36.图2是本技术实施例的光传感器件所在节点的结构图；
37.图3是本技术实施例的基于不同波长光线的分布式测量方法的流程图。
38.图中的附图标记为：
39.1 发射端；
40.2 光传感器件；
41.3 接收端；
42.6 准直器；
43.7 滤波片；
44.8 光源；
45.9 隔离器；
46.10 服务器；
47.11 数模转换器。
具体实施方式
48.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
50.实施例1
51.本实施例提供一种基于空分波分复用分布式测量系统，如图1所示，包括：
52.发射端1，用于发射具有一系列波长的宽带光线；
53.若干光传感器件2，通过第一光纤串联在一起同一光路中；
54.接收端3，用于接收光传感器件2反馈的光线；
55.所述发射端1发射带光线后，通过第一光纤的传导依次经过所有的光传感器件2，光传感器件2接收到光源后通过第二光纤向接收端3反馈光信号，且每个光传感器件2处反馈光信号的波长均不相同；
56.所述发射端1接收到光信号后根据接收到的光信号的波长与反馈该光信号的光传感器件2进行对应。
57.一般来说第一个接收到的光信号来自于光路中第一个光传感器件2，第二个接收到的光信号来自于光路中第二个光传感器件2
……
以此类推，最后一个接收到的光信号来自于光路中最后一个光传感器件2，这是按照顺序来进行测量，但是本技术中由于进入每个光传感器件2的光信号的波长不同，因此反馈的光信号的波长也不同，只需要提前记录好每个光传感器件2对于的波长，即可将波长与光传感器件2进行对应。
58.优选的，所述发射端1通过第一光纤连接和接收端3通过第二光纤连接相当于第一光纤与第二光纤成平行结构，每个所述光传感器件2均位于一个节点内，位于光路最后一个的节点包括准直器6，除光路最后一个的节点外的所有节点均包括准直器6和滤波片7，所述准直器6用于连接输入光纤和输出光纤；
59.所述滤波片7用于使从输入光纤输入的光线中的特定波长的光线通过，并使通过的光线反射并进入输出光纤以向下一节点传输。
60.优选的，所述接收端3包括但不限于光电二极管、解调器、将光信号转换为数字信号的数模转换器11及处理数字信号的服务器10；
61.服务器10就用来处理反馈来的光信号，用于接收到的光信号的波长与反馈该光信号的光传感器件2进行对应，并且根据反馈光线的强弱来感应光传感器件2的测量数据。
62.优选的，所述发射端1具有：发射光线的光源8以及用来防止反射光影响光源8的隔离器9。
63.优选的，所述光传感器件2为温度光传感器、压力光传感器、应变光传感器、加速度光传感器、振动光传感器等各类光传感器。
64.优选的，每个节点中的所述滤波片7将特定波长的光线中的波长按照与发射端1的远近程度逐渐增大或者减小，比如沿着光路的传播方向(远离发射端1)逐渐变大或者变小。
65.优选的，所述接收端3还能够根据接收到的光线的波长来确定哪个光传感器件2位置处部件发生损坏。比如未收到节点iii的光传感器件2反馈的对应波长的光线，说明节点iii的光传感器件2处部件发生故障。
66.本实施例以两条光纤为主干，利用能够发射具有一系列波长的宽带光线的发射端1来发射光线，根据不同的光传感器件2分解出不同波长的光信号，并利用光纤将光传感器件2反馈的光信号传输到发射端3，使得整体结构简单，无须经过复杂的调试。
67.实施例2
68.本实施例提供一种基于空分波分复用的分布式测量方法，使用实施例1的系统，如图3所示，包括以下步骤：
69.s1：发射端1发射具有一系列波长的宽带光线；
70.s2：光线进入通过第一光纤串联形成的光路中，光路中串联有若干光传感器件2；
71.s3：光传感器件2接收到光源后通过第二光纤向接收端3反馈光信号，且每个光传感器件2处反馈光信号的波长均不相同；
72.s4：所述接收端3接收到光信号的波长与反馈该光信号的光传感器件2进行对应。
73.以十个加速度节点为例，10个节点分别即为节点i、节点ii
……
节点x：
74.包含十个光传感器件的时分复用系统，其中发射端/接收端在物理上设置在一起，每个节点的光线进入时先进入滤波片7中，一部分波长的光线(被滤波片7所过滤的)通过滤波片7进入光传感器件2中，光传感器件2反馈的光线(携带了测量信息)再次通过滤波片7、准直器6的输入光纤向前传输最终到达接收端3，另一部分波长的光线(未被滤波片7所过滤的)则折射回光纤中，经过准直器6的输出光纤进入下一节点，
……
，最终光线经过第10个节点，此处就不需要滤波片7了，光线全部进入光传感器件2，接收端3根据接收到反馈光线的波长判断该脉冲源于哪个节点，从而完成分布式检测。
75.优选的，所述接收端3还能够根据接收到的光线的波长来确定哪个光传感器件2位置处部件发生损坏。，比如未收到节点iii的光传感器件2反馈的光线(根据波长来确定是否接收到)，说明节点iii的光传感器件2发生故障。
76.以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。