分布式光纖輸水管道泄漏定位系統技術方案

本發明專利技術提供了一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統，包括光學系統，所述光學系統包括依次連接的激光器、前端系統和光纖環形器WDM，所述光學系統通過前端系統連接光電探測器，將光信號轉換為電信號放大，放大后的電信號通過AD轉換器轉化為數字信號，并通過FPGA連接上位機，所述上位機還控制激光器產生光源。本發明專利技術將分布式光纖傳感器安裝在輸水管道旁邊，采用基于雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統進行測量，實時采集數據。根據測量的輸水管道沿線的干涉回光互相關函數延時數據，判斷輸水管道的泄漏點位置。定位精度高，探測距離遠，分布式式測量，不影響探測精度，降低設備成本。

Distributed optical fiber water delivery pipeline leakage positioning system

The present invention provides a distributed optical fiber pipeline leak location system, including the optical system, the optical system comprises a laser, and the optical circulator WDM front-end system, the optical system is connected with the photoelectric detector through the front-end system, the light signal is converted into electrical signal amplification, signal amplified by AD the converter into a digital signal, and connected to the host computer through the FPGA, the PC also controls the laser light source. A distributed optical fiber sensor is installed beside the water pipeline, and a distributed optical fiber sensor based on double Maher Ceng De is used to measure the leakage location system of the water delivery pipeline, so as to collect data in real time. According to the interference light pipeline measurement along the cross-correlation function of the delay data, determine the leakage location of water pipe. The positioning accuracy is high, the detection distance is far, the distributed measurement does not affect the detection accuracy, and reduces the equipment cost.

【技術實現步驟摘要】
分布式光纖輸水管道泄漏定位系統
本專利技術屬于光電傳感
，尤其是涉及一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統。
技術介紹
分布式光纖傳感技術集傳感和傳輸于一體，可同時探測物理量的空間分布信息和時變信息。因而極適合諸如油氣管道、輸水管道和橋梁、大壩等大型、長距離設施的實時監測。相比于散色型或薩格奈克型分布式光纖傳感系統，雙馬赫-曾德系統具有靈敏度高、實時性好、無盲區等優點，在諸如地下管道等信號微弱的檢測中，具有很好的實用和經濟價值。大部分的傳感系統都是基于工控機加采集卡的構架來設計的。該模式雖具有結構簡單、易于實現的優點，但采樣不足、響應時間長是造成系統空間分辨率低和實時性差的主要原因之一。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術旨在提出一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統，根據溫度場分布的變化情況判斷泄漏點位置。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是這樣實現的：一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統，包括光學系統，所述光學系統包括依次連接的激光器、前端系統和光纖環形器WDM，所述光學系統通過前端系統連接光電探測器，將光信號轉換為電信號放大，放大后的電信號通過AD轉換器轉化為數字信號，并通過FPGA連接上位機，所述上位機還控制激光器產生光源；所述光纖環形器WDM包括第一光纖環形器WDM和第二光纖環形器WDM；所述光電探測器包括第一光電探測器和第二光電探測器；所述前端系統包括第一3db耦合器、第二3db耦合器、第三3db耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器；所述激光器連接第一3db耦合器，所述第一3db耦合器分別連接第一光纖環形器WDM和第二光纖環形器WDM，所述第一光纖環形器WDM連接第二3db耦合器，所述第二3db耦合器分別連接第一偏振控制器、第二偏振控制器，所述第一偏振控制器、第二偏振控制器連接第三3db耦合器，所述第三3db耦合器連接第二光纖環形器WDM。進一步的，所述前端系統和光纖環形器WDM之間通過傳感光纜連接。進一步的，所述傳感光纜為鎧裝傳感光纜。相對于現有技術，本專利技術所述的一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統具有以下優勢：本專利技術將分布式光纖傳感器安裝在輸水管道旁邊，采用基于雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統進行測量，實時采集數據。根據測量的輸水管道沿線的干涉回光互相關函數延時數據，判斷輸水管道的泄漏點位置。定位精度高，探測距離遠，分布式式測量，不影響探測精度，降低設備成本；基于雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統集成化水平高，方便安裝，整機體積減小，智能化水平高，安全性好，既滿足分布式光纖傳感器系統的主要功能要求，又可以大大降低系統成本，根據探測距離要求進行系統設計；雙馬赫曾德的分布式光纖傳感器輸水管道泄漏定位系統，可以在很大距離上對輸水管道泄漏點進行定位檢測?；夭ㄔ肼曅?，安裝方便，對原來測量系統沒有影響，應用領域較廣。附圖說明構成本專利技術的一部分的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：圖1為本專利技術實施例所述的一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統的結構連接示意圖；圖2為本專利技術實施例所述的光學系統的結構示意圖；附圖標記說明：1-激光器；2-前端系統；3-傳感光纜；4-光纖環形器WDM；41-第一光纖環形器WDM；42-第二光纖環形器WDM；5-光電探測器；51-第一光電探測器；52-第二光電探測器；6-AD轉換器；7-FPGA；8-上位機；21-第一3db耦合器；22-第二3db耦合器；23-第三3db耦合器；24-第一偏振控制器；25-第二偏振控制器。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本專利技術。如圖1所示，雙馬赫-曾德分布式光纖傳感系統主要包括上位機8、FPGA、7、AD轉換器6、1550nm窄線寬激光器1、前端系統2、傳感光纜3和光纖環形器WDM4組成。其中1550nm窄線寬激光器1、前端系統2、傳感光纜3和光纖環形器WDM4構成光學系統。其工作過程為：由上位機8控制光源，經整個光學系統后獲得振動信號光；然后通過前端系統2輸出，進入光電探測器5，將光信號轉換為電信號放大；放大后的電信號AD轉換器6將其轉為數字信號，FPGA7負責信號的存儲、處理以及和上位機8進行通信。其光學系統由以下器件組成：如圖2所示為光學系統框圖，其前端系統2主要由第一3db耦合器21和第二3db耦合器22、第一光纖環形器WDM41和第二光纖環形器WDM42、第一偏振控制器24、第二偏振控制器25構成，起到分光、起偏等作用；中間部分為鎧裝傳感光纜，起到傳光和探測振動信號作用；還包括3dB耦合器構成，起到合束和分束作用。其工作過程為：1550nm的窄線寬激光器1經第一3dB耦合器21分成等功率的兩束光，一束沿順時針進入第一光纖環形器WDM41，由于光束在第一光纖環形器WDM41中只能逆時針走，所以光束由第一光纖環形器WDM41輸出直接進入第二3dB耦合器22而不進入第一光學探測器51，第二3db耦合器22中的光束分為兩束經第一偏振控制器24、第二偏振控制器25變為偏振光，進入傳感光纜3的傳感臂，然后又經過第三3dB耦合器23合束，產生干涉光。該干涉光含有振動或侵擾信號，再經傳感光纜3的傳光臂進入第二光纖環形器WDM42。傳光臂為合束的干涉光，因此外界振動不會對其光強產生重大影響。而光束在第二光纖環形器WDM42中只能順時針走，因此帶有振動信號的干涉光只會進入第二光電探測器52而不會返回至第一3dB耦合器21，產生對激光器1的干擾。同理，另一束光沿逆時針方向在系統中走一圈后攜帶振動信號，只能進入第一光電探測器51。通過相關運算即可估算出時間差，就定位出振動信號的位置信息了。以上所述僅為本專利技術的較佳實施例而已，并不用以限制本專利技術，凡在本專利技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統，其特征在于：包括光學系統，所述光學系統包括依次連接的激光器(1)、前端系統(2)和光纖環形器WDM(4)，所述光學系統通過前端系統(2)連接光電探測器(5)，將光信號轉換為電信號放大，放大后的電信號通過AD轉換器(6)轉化為數字信號，并通過FPGA(7)連接上位機(8)，所述上位機(8)還控制激光器(1)產生光源；所述光纖環形器WDM(4)包括第一光纖環形器WDM(41)和第二光纖環形器WDM(42)；所述光電探測器(5)包括第一光電探測器(51)和第二光電探測器(52)；所述前端系統(2)包括第一3db耦合器(21)、第二3db耦合器(22)、第三3db耦合器(23)、第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(24)；所述激光器(1)連接第一3db耦合器(21)，所述第一3db耦合器(21)分別連接第一光纖環形器WDM(41)和第二光纖環形器WDM(42)，所述第一光纖環形器WDM(41)連接第二3db耦合器(22)，所述第二3db耦合器(22)分別連接第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(25)，所述第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(25)連接第三3db耦合器(23)，所述第三3db耦合器(23)連接第二光纖環形器WDM(42)。...

【技術特征摘要】
1.一種分布式光纖輸水管道泄漏定位系統，其特征在于：包括光學系統，所述光學系統包括依次連接的激光器(1)、前端系統(2)和光纖環形器WDM(4)，所述光學系統通過前端系統(2)連接光電探測器(5)，將光信號轉換為電信號放大，放大后的電信號通過AD轉換器(6)轉化為數字信號，并通過FPGA(7)連接上位機(8)，所述上位機(8)還控制激光器(1)產生光源；所述光纖環形器WDM(4)包括第一光纖環形器WDM(41)和第二光纖環形器WDM(42)；所述光電探測器(5)包括第一光電探測器(51)和第二光電探測器(52)；所述前端系統(2)包括第一3db耦合器(21)、第二3db耦合器(22)、第三3db耦合器(23)、第一偏振控制器(24)、第二偏振控制器(24)；所述激...

【專利技術屬性】
技術研發人員：衣文索，周釗名，
申請(專利權)人：天津市譽航潤銘科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：天津,12