一種大容量三角式無源光纖自診斷傳感網絡結構的製作方法

2023-04-24 22:45:41 2

本發明涉及一種傳感網絡結構，尤其是一種大容量三角式無源光纖自診斷傳感網絡結構。

背景技術：

近年來，光纖傳感器以其獨特的優勢在許多重要領域內發揮不可替代的作用。由於光纖具有頻帶寬、傳輸低損耗、體積小質量輕等優點，賦予了光纖傳感器組成傳感網進行大規模測量的能力。光纖傳感器按照其傳感原理、結構特點和一定的拓撲結構形成光纖智能傳感網，在航空航天、橋梁、隧道、儲油罐等環境極為嚴苛的條件下對被測物進行全天候實時監測。由於光纖本身較為脆弱，尤其是在惡劣環境工作時易出現傳感器的損壞，可能導致故障傳感器和與其同一通道內的其他傳感器無法繼續工作，這就需要傳感網具備自診斷的功能，即自動發現光纖或傳感器損壞點的位置，並報警。目前針對光纖智能傳感網的研究還存在一定問題，例如傳感器種類單一、傳感器復用數量少、拓撲結構複雜及無法實現傳感器故障的自診斷等。基於此，進行光纖智能傳感網理論及關鍵技術的研究意義重大。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種大容量三角式無源光纖自診斷傳感網絡結構。

為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：一種大容量三角式無源光纖自診斷傳感網絡結構，採用三角式拓撲結構，網絡節點均使用光纖耦合器，每兩個相鄰的光纖耦合器之間連接通過波分復用器wdm將傳感光信號接入與導出的光纖傳感器；在系統的入射端注入監控光的同時在傳感拓撲機構的監控信號接收端設有多個功率探測器。

所述光纖耦合器為3db光纖耦合器。

所述功率探測器為高靈敏度光電探測器。

所述光纖傳感器為分布式光纖傳感器或分立式光纖傳感器。

本發明的有益效果是：本發明提出的三角式光纖智能傳感網絡結構能夠在僅使用少量光纖器件的無源低成本條件下，大幅增加光纖傳感器的復用數量，配合結構簡單且易實現的硬體控制系統完成對傳感器網絡的智能自診斷。

附圖說明

圖1為一種大容量三角式光纖自診斷傳感網絡結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：

如圖1所示，本發明的大容量三角式無源光纖自診斷傳感網絡結構，採用三角式拓撲結構，網絡節點均使用光纖耦合器2，每兩個相鄰的光纖耦合器2之間連接通過波分復用器wdm將傳感光信號接入與導出的光纖傳感器3；在系統的入射端1注入監控光的同時在傳感拓撲機構的監控信號接收端設有多個功率探測器4。

所述光纖耦合器2為3db光纖耦合器。

所述功率探測器4為高靈敏度光電探測器。

所述光纖傳感器3為分布式光纖傳感器或分立式光纖傳感器。

本發明的大容量三角式光纖自診斷傳感網絡結構的實施方法：首先，整個網絡的規模和接收端光電探測器的靈敏度共同決定了監控信號光的入射強度(圖1所示為7層網絡結構)，層數越多，光功率越高。監控光從入射端進入傳感網後遍歷整個拓撲結構，最終匯入接收端的光電探測器，並使得傳感網中的各光纖段對於接收端的各探測器陣列有功率貢獻上的唯一性，是該結構能夠實現自診斷的理論依據，通過上位機編程實現對探測器接收功率的分析，從而得出具體斷裂的某段光纖。實際操作中，由於各種損耗及wdm的存在導致各段光纖對探測器功率的貢獻值均有差異，假設探測器的靈敏度足夠高，則探測器陣列可識別出任意段光纖的斷裂。需要指出的是，網絡中存在非常少數的幾對光纖理論上對探測器陣列的貢獻值完全相同，在探測器靈敏度不足的情況下，應避免使用這幾段光纖。除此以外，其他光纖的流經光功率對於探測器接收功率的貢獻均是唯一的。此種方法結構簡便易行、操作點單、成本較低，可以針對光纖傳感器進行大規模的組網使用。

本發明採用三角式拓撲結構，網絡節點均使用3db耦合器，每兩個相鄰的光纖耦合器之間的連接光纖作為分布式光纖傳感器的傳感光纖或分立式光纖傳感器的加載位置，通過使用wdm即波分復用器將傳感光信號接入與導出。在系統的入射端注入監控光的同時在拓撲結構的監控信號接收端設有多個功率探測器，該系統能夠通過分析判斷傳感網內探測器陣列所接收到的光強變化量而推導出傳感網內的故障點位置，這是控制系統實現故障自診斷的依據。因網中的每一段光纖對於接收端探測器的功率貢獻值都是唯一的，所以當傳感網中某一段光纖或傳感器損壞導致控制信號無法繼續向下傳輸到達對應探測器時，通過計算相應各探測器所損失的功率值即可反推出傳感網中的故障點,並自動報警。與此同時，各光纖傳感器可以利用波分復用器在傳感網中正常工作，互不影響。

綜上所述，本發明的內容並不局限在上述的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本發明的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發明的範圍之內。