专利名称：一种环路型光纤传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤传感器，尤其是涉及一种环路型光纤传感器。
背景技术：
在光纤传感领域，采用探测光纤环路测量的光纤传感器在温度、应力、振动等领域 应用非常广泛，如基于光纤布里渊散射放大效应原理的光纤布里渊光时域分析器、基于马 赫一泽德(M-Z)干涉仪原理的分布式光纤振动传感器等。环路型光纤传感器测量的最大特 点是光源输出端口与接收端口不同，也就是说在光纤另一端接收光源发出的信号，因此，环 路型光纤传感器的信号处理模块至少具有两个端口，可将光纤头部与尾部分别接入两个端 口中，探测光纤形成环路。两端口单环路型光纤传感器结构如图(1)所示，4端口双环路型 光纤传感器结构如图(2)所示。单端测量型光纤传感器中探测器与光源在同一端，探测器所接收的信号是后向散 射光，存在信号弱小、信噪比低等弱点，如拉曼散射型光纤传感器、布里渊光时域反射仪等。 与单端测量型的方式不同，环路型光纤传感器采用了直接测量光强度的方式，这种直接探 测的方式极大的改善系统的信噪比、提高测量精度。但是，由于环路型光纤传感器中探测器 所接收的光信号是由另一端的光源发出，当传感光纤发生断裂后，光源发出的光将无法到 达探测器，因此，环路型光纤传感器不但无法检测光纤断点，而且将无法正常工作。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在探测光纤断裂情况下，可以检测到断点 位置的环路型光纤传感器。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种环路型光纤传感器，包括信 号处理模块和探测光纤模块，还包括光纤寻障模块、第一光开关模块、第二光开关模块和第 三光开关模块，所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块分别设有两个光信号输入 端口和一个光信号输出端口，所述的第二光开关模块设置有一个光信号输入端口和两个光 信号输出端口，所述的信号处理模块的第一输出端口与所述的第一光开关模块的一个光信 号输入端口连接，所述的信号处理模块的第二输出端口与所述的第三光开关模块的一个光 信号输入端口连接，所述的光纤寻障模块与所述的第二光开关模块的光信号输入端口连 接，所述的第二光开关模块的两个光信号输出端口分别与所述的第一光开关模块和所述的 第三光开关模块上的空置的光信号输入端口连接，所述的第一光开关模块的光信号输出端 口与所述的探测光纤模块的输入端连接，所述的第三光开关模块的光信号输出端口与所述 的探测光纤模块的输出端连接。所述的探测光纤模块包括第四光开关模块、第五光开关模块、第一探测光纤和第 二探测光纤，所述的第四光开关模块和所述的第五光开关模块分别设置有一个光信号输入 端口和两个光信号输出端口，所述的第四光开关模块的光信号输入端口与所述的第一光开 关模块的光信号输出端口连接，所述的第四光开关模块的两个光信号输出端口分别与所述的第一探测光纤和所述的第二探测光纤的输入端连接，所述的第一探测光纤和所述的第二 探测光纤的输出端分别与所述的第五光开关模块的两个光信号输出端口连接，所述的第五 光开关模块的光信号输入端口与所述的第三光开关模块的光信号输出端口连接。所述探测光纤模块也可以为一根光纤。所述的信号处理模块是布里渊光时域分析器或分布式光纤振动传感器。所述的光纤寻障模块可以是普通的光纤寻障仪或专业的光时域反射仪(OTDR)。与现有技术相比，本发明的优点在于融合了光纤寻障功能，当探测光纤断裂时，环 路型光纤传感器不仅可以检测到光纤的故障，而且可以检测光纤断点的具体位置。通过在 信号处理模块输出端增加了三个光开关模块，将光纤寻障模块接入光纤传感器中，使改进 后的环路型光纤传感器具备传感光纤故障检测功能，当传感光纤断裂时可准确判断故障点 位置，完善了环路型光纤传感器的测量内容，拓展了应用领域；通过三个光开关模块的切 换，可将光纤寻障模块光探测信号分别注入不同部分传感光纤，故障分别检测完毕后将故 障检测结果合并为整条探测光纤故障检测结果，有效的保证了在远距离光纤故障检测时的 精度；通过使用光开关模块，环路型光纤传感器模块与光纤寻障模块相对独立，系统在切换 到不同功能时，另一功能不会对其产生影响，减少了两模块中光源开关次数，延长了光纤传 感器的使用寿命。实现环路型光纤传感功能时，利用两个光开关模块将信号处理模块的两个输出与 探测光纤接通，构成回路；利用另外一个光开关将光纤寻障模块的输入与探测光纤断开，系 统仅实现光纤传感器的功能；使用光纤寻障模块时，利用两个光开关模块将信号处理模块输出与探测光纤断 开，利用另外一个光开关模块首先将光纤寻障模块输出从一端输入探测光纤，一端故障检 测完毕后，利用光开关将光纤寻障模块输出切换到从另一端输入探测光纤，待另一端故障 检测完毕后将两次故障检测结果合并为整条探测光纤故障检测结果。


图1为现有技术中两端口单环路型光纤传感器结构图；图2为现有技术中四端口双环路型光纤传感器结构图；图3为本发明具有光纤寻障功能的环路型光纤传感器结构图；图4为本发明可同时测量多根光纤的具有光纤寻障功能的环路型光纤传感器结 构图。
具体实施例方式以下以两端口单环路型光纤传感器为例，结合附图实施例对本发明作进一步详细 描述。实施例一如图3所示，一种环路型光纤传感器，包括信号处理模块4、光纤寻障模 块5、第一光开关模块1、第二光开关模块2、第三光开关模块3和一根探测光纤6，信号处理 模块4是布里渊光时域分析器，光纤寻障模块5采用光时域反射仪，第一光开关模块1设有 两个光信号输入端口 11、12和一个光信号输出端口 13，第三光开关模块3设有两个光信号 输入端口 31、32和一个光信号输出端口 33，第二光开关模块2设置有一个光信号输入端口21和两个光信号输出端口 22、23，信号处理模块4的第一输出端口 41与第一光开关模块1 的一个光信号输入端口 11连接，信号处理模块4的第二输出端口 42与第三光开关模块3 的一个光信号输入端口 32连接，光纤寻障模块5与第二光开关模块2的光信号输入端口 21 连接，第二光开关模块2的一个光信号输出端口 22与第一光开关模块1上的空置的光信号 输入端口 12连接，第二光开关模块2的另一个光信号输出端口 23与第三光开关模块3上 的空置的光信号输入端口 31连接，第一光开关模块1的光信号输出端口 13与探测光纤6 的输入端连接，第三光开关模块3的光信号输出端口 33与探测光纤6的输出端连接。本实施例中，当使用环路型光纤传感器功能时，第一光开关模块1设置为输入端 口 11到输出端口 13通路，输入端口 12到输出端口 13禁止；第三光开关模块3设置为输入 端口 32到输出端口 33通路，输入端口 31到输出端口 33禁止。此时，信号处理模块第一输 出端口 41与第二输出端口 42间通过第一光开关模块1、第三光开关模块3和探测光纤6构 成回路，实现环路型光纤传感器功能。当使用光纤寻障模块5时，第一光开关模块1设置为输入端口 11到输出端口 13 禁止，输入端口 12到输出端口 13通路；第三光开关模块3设置为输入端口 32到输出端口 33禁止，输入端口 31到输出端口 33通路。如将第二光开关模块2设置为输入端口 21到输 出端口 22通路，输入端口 21到输出端口 23禁止；此时，光纤寻障模块5输出的探测光信号 从第二光开关模块2输入，经第一光开关模块1输入探测光纤6来检测探测光纤6。如将 第二光开关模块2设置为输入端口 21到输出端口 23通路，输入端口 21到输出端口 22禁 止；此时，光纤寻障模块5输出的探测光信号从第二光开关模块2输入，经第三光开关模块 3输入探测光纤6来检测探测光纤6。得到上述的两部分故障检测结果后，就能利用公知的 软件算法合并为整条探测光纤6的故障检测结果。实施例二 如图4所示，一种环路型光纤传感器，包括信号处理模块4、光纤寻障模 块5、第一光开关模块1、第二光开关模块2、第三光开关模块3、第四光开关模块7、第五光开 关模块8、第一探测光纤61和第二探测光纤62，信号处理模块4是分布式光纤振动传感器， 光纤寻障模块5采用一般的光纤寻障仪，第一光开关模块1设有两个光信号输入端口 11、12 和一个光信号输出端口 13，第三光开关模块3设有两个光信号输入端口 31、32和一个光信 号输出端口 33，第二光开关模块2设置有一个光信号输入端口 21和两个光信号输出端口 22、23，第四光开关模块7设置有一个光信号输入端口 71和两个光信号输出端口 72、73，第 五光开关模块8设置有一个光信号输入端口 81和两个光信号输出端口 82、83，信号处理模 块4的第一输出端口 41与第一光开关模块1的一个光信号输入端口 11连接，信号处理模 块4的第二输出端口 42与第三光开关模块3的一个光信号输入端口 32连接，光纤寻障模 块5与第二光开关模块2的光信号输入端口 21连接，第二光开关模块2的一个光信号输出 端口 22与第一光开关模块1上的空置的光信号输入端口 12连接，第二光开关模块2的另 一个光信号输出端口 23与第三光开关模块3上的空置的光信号输入端口 31连接，第一光 开关模块1的光信号输出端口 13与第四光开关模块7的光信号输入端口 71连接，第三光 开关模块3的光信号输出端口 33与第五光开关模块8的光信号输入端口 81连接，第四光 开关模块7的一个光信号输出端口 72与第一探测光纤61的输入端连接，第四光开关模块 7的另一个光信号输出端口 73与第二探测光纤62的输入端连接，第一探测光纤61的输出 端与第五光开关模块8的一个光信号输出端口 82连接，第二探测光纤62的输出端与第五
5光开关模块8的另一个光信号输出端口 83连接。 上述实施例中，各个光开光模块均采用1*2型电控光开关，通过改变控制脚的电 平可切换光信号输出端口与光信号输入端口的连接关系。
权利要求
一种环路型光纤传感器，包括信号处理模块和探测光纤模块，其特征在于还包括光纤寻障模块、第一光开关模块、第二光开关模块和第三光开关模块，所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块分别设有两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，所述的第二光开关模块设置有一个光信号输入端口和两个光信号输出端口，所述的信号处理模块的第一输出端口与所述的第一光开关模块的一个光信号输入端口连接，所述的信号处理模块的第二输出端口与所述的第三光开关模块的一个光信号输入端口连接，所述的光纤寻障模块与所述的第二光开关模块的光信号输入端口连接，所述的第二光开关模块的两个光信号输出端口分别与所述的第一光开关模块和所述的第三光开关模块上的空置的光信号输入端口连接，所述的第一光开关模块的光信号输出端口与所述的探测光纤模块的输入端连接，所述的第三光开关模块的光信号输出端口与所述的探测光纤模块的输出端连接。
2.如权利要求1所述的一种环路型光纤传感器，其特征在于所述的探测光纤模块包括 第四光开关模块、第五光开关模块、第一探测光纤和第二探测光纤，所述的第四光开关模块 和所述的第五光开关模块分别设置有一个光信号输入端口和两个光信号输出端口，所述的 第四光开关模块的光信号输入端口与所述的第一光开关模块的光信号输出端口连接，所述 的第四光开关模块的两个光信号输出端口分别与所述的第一探测光纤和所述的第二探测 光纤的输入端连接，所述的第一探测光纤和所述的第二探测光纤的输出端分别与所述的第 五光开关模块的两个光信号输出端口连接，所述的第五光开关模块的光信号输入端口与所 述的第三光开关模块的光信号输出端口连接。
3.如权利要求1所述的一种环路型光纤传感器，其特征在于所述探测光纤模块为一根 光纤。
4.如权利要求1或2或3所述的一种环路型光纤传感器，其特征在于所述的信号处理 模块是布里渊光时域分析器或分布式光纤振动传感器。
5.如权利要求1或2或3所述的一种环路型光纤传感器，其特征在于所述的光纤寻障 模块可以是普通的光纤寻障仪或专业的光时域反射仪。
全文摘要
本发明公开了一种环路型光纤传感器，包括信号处理模块、探测光纤模块、光纤寻障模块和三个光开关模块，第一光开关模块和第三光开关模块分别设有两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，第二光开关模块设置有一个光信号输入端口和两个光信号输出端口，信号处理模块的两个输出端口分别与第一光开关模块和第三光开关模块的一个光信号输入端口连接，光纤寻障模块与第二光开关模块的光信号输入端口连接，第二光开关模块的两个光信号输出端口分别与第一光开关模块和第三光开关模块上空置的光信号输入端口连接，第一光开关模块和第三光开关模块的光信号输出端口分别与探测光纤模块的输入端和输出端连接，在探测光纤断裂情况下，可以检测到断点位置。
文档编号G01D5/353GK101893456SQ20101022997
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者任尚今, 刘航杰, 张婕, 李浩泉, 谢尚然 申请人:宁波诺驰光电科技发展有限公司