一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域，特別涉及一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光纖傳感系統(tǒng)主要用于交通、建筑、電力、煤礦、石化等行業(yè)，其作用是實時測量這些重要的場所的各種參數(shù)。它對于保證工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備正常運行，保障生命和財產(chǎn)的安全起著重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的分布式光纖傳感裝置是由激光驅(qū)動器、激光器、耦合器、濾波器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成。其工作原理為:激光器被調(diào)制成脈沖光信號輸出，連續(xù)不斷地向傳感光纖中發(fā)射脈沖光信號，脈沖光在光纖中傳輸過程中會發(fā)生后向散射，由于某一類光譜對溫度、應(yīng)力或振動是敏感的，通過耦合器和慮波器的組合將后向散射光中的某一種光譜分離出來，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和信號放大處理后進行數(shù)據(jù)采集，然后再將采集到的數(shù)據(jù)送往計算機進行處理計算，最終得出所需要測量的數(shù)據(jù)。
[0004]但是在實際應(yīng)用中，分布式光纖傳感系統(tǒng)都需要單獨使用一根光纖作為傳感光纖。所以，要么敷設(shè)一根獨立的光纖作為傳感光纖，要么從通信光纜中拿出一根光纖作為傳感光纖。這給分布式光纖傳感系統(tǒng)的應(yīng)用帶來一定的局限性。占用一根單獨光纖作為傳感光纖，消耗光纖資源，而且當(dāng)通信線路和傳感線路同時存在時，需要同時安裝兩套系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0005]針對上述問題，提供一種新型的通信和傳感裝置，在通信光纖線路中進行實時在線傳感是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，以達到在通信光纖線路中進行實時在線傳感。
[0007]為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是，一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的裝置包括激光器通過光調(diào)制器產(chǎn)生傳感光信號與光發(fā)送機的光信號共同輸入合波器的輸入端口，將兩種波長的光信號通過環(huán)形器注入到光纖中；傳感光信號在光纖中產(chǎn)生后向散射，后向散射光信號經(jīng)過環(huán)形器的返回端口輸入到濾波分光器中進行分光和濾波處理，通過光電探測器轉(zhuǎn)成電信號后經(jīng)數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器進行信號分析和處理，得出相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)。
[0008]所述的脈沖驅(qū)動器驅(qū)動光調(diào)制器將激光器發(fā)出的連續(xù)光信號調(diào)制成所需要的脈沖傳感光信號。
[0009]所述的濾波分光器分別提取出后向散射光信號的瑞利、布里淵、拉曼后向散射光
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[0010]所述的數(shù)據(jù)處理器通過通信接口與計算機進行通信，將相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)存入計算機中。
[0011]所述的數(shù)據(jù)采集器根據(jù)脈沖驅(qū)動器發(fā)來的同步信號對后向散射光信號進行采集。
[0012]所述的光發(fā)送機發(fā)送的光信息的波長為1310nm或1550nm。
[0013]所述的激光器產(chǎn)生波長為1064nm、功率為0_40mW的連續(xù)光信號。
[0014]—種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型的優(yōu)點在于:1、在同一根光纖中同時實現(xiàn)了通信和傳感，節(jié)約了光纖資源，大幅降低生產(chǎn)成本；2、集成度高，可以將通信和傳感裝置高度集成，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，便于日常的安裝于維護。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明；
[0016]圖1為本實用新型一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]在圖1中，1、光發(fā)送機；2、合波器；3、環(huán)形器；4、光纖；5、光接收機；6、脈沖驅(qū)動器；7、光調(diào)制器；8、激光器；9、濾波分光器；10、光電探測器；11、數(shù)據(jù)采集器；12、數(shù)據(jù)處理器；13、計算機。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本實用新型裝置包括光發(fā)送機1、合波器2、環(huán)形器3、光纖4、光接收機5、脈沖驅(qū)動器6、光調(diào)制器7、激光器8、濾波分光器9、光電探測器10、數(shù)據(jù)采集器11、數(shù)據(jù)處理器12和計算機13，具體為激光器8通過光調(diào)制器7產(chǎn)生傳感光信號與光發(fā)送機I的光信號共同輸入合波器2的輸入端口，將兩種波長的光信號通過環(huán)形器3和光纖4傳遞給光接收機5 ;傳感光信號在光纖4中產(chǎn)生后向散射，后向散射光信號經(jīng)過環(huán)形器3的返回端口輸入到濾波分光器9中進行分光和濾波處理，通過光電探測器10轉(zhuǎn)成電信號后經(jīng)數(shù)據(jù)采集器11轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器12進行信號分析和處理，得出相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器12通過通信接口與計算機13進行通信，將相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)存入計算機13中。脈沖驅(qū)動器6驅(qū)動光調(diào)制器7將激光器8發(fā)出的連續(xù)光信號調(diào)制成所需要的脈沖光信號。數(shù)據(jù)采集器11根據(jù)脈沖驅(qū)動器6發(fā)來的同步信號對后向散射光信號進行采集。濾波分光器9分別提取出后向散射光信號的瑞利、布里淵、拉曼后向散射光譜。
[0019]其中，光發(fā)送機1:用于通信線路中信息的發(fā)送，將待發(fā)送信息電信號轉(zhuǎn)成光信號，通過光纖4傳輸；光發(fā)送機I發(fā)送的光信號的波長為1310nm或1550nm ；
[0020]光接收機5:用于通信線路中信息的接受，將光纖4中傳出來的光信號轉(zhuǎn)成電信號;
[0021]激光器8:采用光纖激光器，用于產(chǎn)生波長為1064nm、功率為0_40mW的連續(xù)光信號;
[0022]合波器2:采用波分復(fù)用合波器，用于將傳感光信號(1064nm)和通信光信號(1310nm或1550nm)合波后，注入到光纖中進行傳輸；
[0023]光調(diào)制器7:采用電光調(diào)制，用于將激光器8發(fā)出的連續(xù)光信號調(diào)制成所需要的脈沖光信號；
[0024]脈沖驅(qū)動器6:用于驅(qū)動光調(diào)制7，將激光器8發(fā)出的連續(xù)光信號調(diào)制成所需要的脈沖光信號；
[0025]環(huán)形器3:采用光纖環(huán)形器，用于將光4中返回的后向散射光分離出來，輸出給濾波分光器9 ；
[0026]濾波分光器9:采用光纖和透反式濾波片組合，將后向散射光中的瑞利散射光、斯托克斯散射光、反斯托克斯散射光等分離出來；
[0027]光電探測器10:采用高靈敏度Aro雪崩二極管來探測后向散射光信號，將后向散射光信號轉(zhuǎn)換電信號；
[0028]數(shù)據(jù)采集器11:采用高速數(shù)據(jù)采集芯片，數(shù)據(jù)采樣速度為100Mb/S ;
[0029]數(shù)據(jù)處理器12:采用高速FPGA處理芯片，實現(xiàn)對后向散射光進行分析和處理；
[0030]光纖4:采用康寧公司的SM_28e+型普通單模光纖，用于通信和傳感；
[0031]計算機13:采用工業(yè)級計算機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和展示。
[0032]光發(fā)送機I將待發(fā)送信息的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，注入到光纖4中進行傳輸。光發(fā)送機I輸出的光信號經(jīng)過合波器2和環(huán)形器3后注入到光纖4中進行傳輸。光接收機5接收光纖4中傳輸來的光信號，將光信號轉(zhuǎn)成電信號，并進行處理和分析得出發(fā)送機I發(fā)送的信息。激光器8發(fā)送一定功率的連續(xù)光信號，經(jīng)過光調(diào)制器7后被調(diào)制成脈沖光信號，光調(diào)制器7由脈沖驅(qū)動器6驅(qū)動。光調(diào)制器7輸出的脈沖光信號經(jīng)過合波器2的其中一個輸入端口輸入，被合波器2合波后經(jīng)過環(huán)形器3的輸入端口輸入到光纖4中。光纖4中同時傳輸兩個不同波長的光信號，通信光信號傳輸?shù)侥┒撕蟊还饨邮諜C5接收。傳感光信號在光纖4中會產(chǎn)生后向散射光，后向散射光信號經(jīng)過環(huán)形器3的返回端口輸入到濾波分光器9中。濾波分光器9對后向散射光進行分光和濾波處理，根據(jù)不同的測量參數(shù)提取出瑞利、布里淵、拉曼等不同的后向散射光譜。濾波分光器9輸出的后向散射光信號被光電探測器10轉(zhuǎn)成電信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器11轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)據(jù)采集器11根據(jù)脈沖驅(qū)動器6發(fā)來的同步信號對后向散射光信號進行采集。數(shù)據(jù)采集器11采集后的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)處理器12進行信號分析和處理，得出相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器12通過通信接口與計算機13進行通信，將光纖傳感數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機13中進行數(shù)據(jù)的顯示和存儲。
[0033]上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的裝置包括激光器(8)通過光調(diào)制器(7)產(chǎn)生傳感光信號與光發(fā)送機(I)的光信號共同輸入合波器(2)的輸入端口，將兩種波長的光信號通過環(huán)形器(3)和光纖(4)傳遞給光接收機(5);傳感光信號在光纖⑷中產(chǎn)生后向散射，后向散射光信號經(jīng)過環(huán)形器⑶的返回端口輸入到濾波分光器(9)中進行分光和濾波處理，通過光電探測器(10)轉(zhuǎn)成電信號后經(jīng)數(shù)據(jù)采集器(11)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器(12)進行信號分析和處理，得出相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的脈沖驅(qū)動器(6)驅(qū)動光調(diào)制器(7)將激光器(8)發(fā)出的連續(xù)光信號調(diào)制成所需要的脈沖光信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的濾波分光器(9)分別提取出后向散射光信號的瑞利、布里淵、拉曼后向散射光譜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理器(12)通過通信接口與計算機(13)進行通信，將相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)存入計算機(13)中。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集器(11)根據(jù)脈沖驅(qū)動器(6)發(fā)來的同步信號對后向散射光信號進行采集。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的光發(fā)送機(I)發(fā)送的光信息的波長為1310nm或1550nmo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于:所述的激光器(8)產(chǎn)生波長為1064nm、功率為0_40mW的連續(xù)光信號。
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用單芯光纖的通信和傳感裝置，其特征在于：所述的裝置包括激光器通過光調(diào)制器產(chǎn)生脈沖信號與光發(fā)送機的光信號共同輸入合波器的輸入端口，將兩種波長的光信號通過環(huán)形器注入到光纖中進行傳輸；傳感光信號在光纖中產(chǎn)生后向散射，后向散射光信號經(jīng)過環(huán)形器的返回端口輸入到濾波分光器中進行分光和濾波處理，通過光電探測器轉(zhuǎn)成電信號后經(jīng)數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器進行信號分析和處理，得出相應(yīng)的光纖傳感數(shù)據(jù)。本實用新型的優(yōu)點在于：1、在同一根光纖中同時實現(xiàn)了通信和傳感，節(jié)約了光纖資源，大幅降低生產(chǎn)成本；2、集成度高，可以將通信和傳感裝置高度集成，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，便于日常的安裝于維護。
【IPC分類】G01D5/353
【公開號】CN204740031
【申請?zhí)枴緾N201520236602
【發(fā)明人】周正仙, 吳朝輝, 杜友武, 余瑞蘭, 袁揚勝, 盛曉偉, 張開拓, 周瑞, 劉沖沖
【申請人】安徽師范大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年4月17日