南阳理工学院;天津理工大学;太原理工大学孙振世获国家专利权
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龙图腾网获悉南阳理工学院;天津理工大学;太原理工大学申请的专利融合型光纤分布式多点扰动探测解调系统和故障定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119197738B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411451146.8,技术领域涉及:G01H9/00;该发明授权融合型光纤分布式多点扰动探测解调系统和故障定位方法是由孙振世;常鹏翔;马喆;杨倩;徐英昭;方明;孙德玉;孙泽州设计研发完成,并于2024-10-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本融合型光纤分布式多点扰动探测解调系统和故障定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种融合型光纤分布式多点扰动探测解调系统和多点故障定位方法,包括两个光源、单向马赫曾德光纤干涉仪、相位敏感光时域反射仪和数据采集与处理模块;当多个异常振动事件同时作用于传感光纤上时,第一激光器发射的连续激光信号进入单向马赫曾德干涉仪,由光电探测器进行实时接收连续干涉传感光信号;第二激光器发射的连续激光信号转换为周期性脉冲光信号后进入相位敏感光时域反射仪和单向马赫曾德干涉仪,由光电探测器进行实时接收脉冲光信号;数据采集与处理模块采用改进的相位生成载波相位解调方案解调施加在传感光纤上的振动信号的相位变化从而计算幅频信息;利用获得的后向瑞利散射光信号计算从而解调出多个故障事件的位置信息。
本发明授权融合型光纤分布式多点扰动探测解调系统和故障定位方法在权利要求书中公布了:1.一种融合型光纤分布式多点扰动探测解调系统,其特征在于包括:第一激光器1、第二激光器2、隔离器3、单向马赫曾德光纤干涉仪、相位敏感光时域反射仪和数据采集与处理模块; 所述第一激光器1是一个中心波长为λ1的窄线宽激光器,所述第二激光器2是一个中心波长为λ2的超窄线宽激光器;第一激光器用于构建单向马赫曾德光纤干涉仪;第二激光器用于构建相位敏感光时域反射仪; 第一激光器1的输出端依次连接隔离器3、第一光纤耦合器C1和单向马赫曾德干涉仪的输入端,所述单向马赫曾德干涉仪的输出端依次连接第二光纤耦合器C2、光电探测器15和数据采集与处理模块; 第二激光器2的输出端依次连接隔离器3和相位敏感光时域反射仪的输入端,所述相位敏感光时域反射仪的输出端依次连接光电探测器15和数据采集与处理模块;所述相位敏感光时域反射仪能够同时对作用于传感光纤上的多点振动事件进行同步定位用于后续解调; 所述解调系统的工作过程包括:第一激光器1输出的连续激光信号经隔离器3传输后,由第一光纤耦合器C1分为两路进入到单向马赫曾德干涉仪进行传感检测,其中一路通过波分复用器9的一端口进入到单向马赫曾德干涉仪的传感光纤链路,而另一路则进入参考光纤后进行高频载波调制;第二激光器2输出的连续激光信号经隔离器3传输后,由声光调制器4转换为周期性脉冲光信号,随后进入相位敏感光时域反射仪进行功率放大以及滤波后,通过光纤环形器以及波分复用器9的另一端口进入到单向马赫曾德干涉仪的传感光纤链路; 来自第一激光器1的连续传感光信号经参考光纤12和传感光纤11的高频调制和传感检测后在第二光纤耦合器C2处产生干涉形成干涉传感光信号,并由光电探测器15进行实时接收;来自第二激光器2的脉冲光在传感光纤链路沿线产生的后向瑞利散射光再次经波分复用器9以及所述光纤环形器7反向传输后,由所述光电探测器15的另一路通道实时接收; 所述数据采集与处理模块采集后向瑞利散射光和干涉传感光信号,利用传感光信号解调施加在传感光纤上的振动信号的相位变化从而计算幅频信息;利用获得的后向瑞利散射光信号计算从而解调出所对应的具体故障扰动位置信息; 所述数据采集与处理模块包括数据采集卡16和工控机18,所述工控机18还包括可精准还原待测振动信号幅频信息的改进型相位生成载波调制子系统,具体包括: 直流滤波器:用于滤除第一激光器发射的中心波长为λ1连续干涉传感光信号中的直流成份,为后续解调方案提供传感信号光中的有效交流成份; 一次载波信号cosw0t:为一路交流成份提供高频载波信号,使其配合后续滤波器解调还原出含有待测振动信号的正弦部分; 低通滤波器:用于获取含有零阶贝塞尔项与含有待测振动信号余弦项的乘积部分以及获取含有一阶贝塞尔项与含有待测振动信号正弦项的乘积部分; 微分器:用于对含有一阶贝塞尔项与含有待测振动信号正弦项的乘积部分进行微分运算,以完成三角函数的转换以及其与待测振动信号引入相位信息的有效分离; 乘法器:用于完成对应输出项的乘积运算,以得到预期的乘积结果; 除法器:用于完成对应输出项的除法运算,以消除运算结果中的冗余项; 反相器:用于完成运算结果中的反相运算处理; 根号运算器:用于完成运算结果的具体开根号数学运算; 积分器:用于完成运算结果的积分运算,以实现对待测振动信号的精准解调与还原; 所述马赫曾德干涉仪包括传感光纤11、参考光纤12、相位调制器8、波分复用器9和第二光滤波器10; 所述相位敏感光时域反射仪包括依次连接的掺铒光纤放大器5、第一光滤波器6、光纤环形器7和所述马赫曾德干涉仪; 所述隔离器3用于保持第一激光器第二激光器输出的连续激光信号单向传输; 所述第一光纤耦合器C1和第二光纤耦合器C2为3dB光纤耦合器; 所述光纤环形器7为三端口光纤环形器,用于将功率放大后的脉冲光耦合进波分复用器9的一端口,同时接收传输脉冲光在传感光纤中产生的后向瑞利散射光; 所述波分复用器9用于将中心波长为λ1连续光与中心波长为λ2的脉冲光共同耦合进入传感光纤链路进行传输。
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