何存富,阮力,冯欢,吴斌.基于3×3耦合器的环型Sagnac干涉仪管道监测系统实验研究[J].光电子激光,2015,26(6):1125~1131
基于3×3耦合器的环型Sagnac干涉仪管道监测系统实验研究
Experimental study on pipeline security monitoring system based on ring structure Sagnac interferometer with 3×3 coupler
投稿时间:2015-02-16  
DOI:
中文关键词:  3×3耦合器  环型结构  Sagnac干涉仪  分布式光纤  安全监测  定位
英文关键词:3×3coupler  ring-structure  Sagnac interferometer  distributed optical fiber  security monitoring  location
基金项目:国家自然科学基金(51235001)和北京市自然科学基金(1122005)资助项目 (北京工业大学 机电学院,北京 100124)
作者单位
何存富 北京工业大学 机电学院,北京 100124 
阮力 北京工业大学 机电学院,北京 100124 
冯欢 北京工业大学 机电学院,北京 100124 
吴斌 北京工业大学 机电学院,北京 100124 
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中文摘要:
      利用基于3×3耦合器的Sagnac光纤干涉仪分布式 光纤振动传感器,构建管道安全监测系统,实现对长距离输油气 管道沿线进行实时安全监测,判断管道沿线是否有威胁管道安全的行为发生并进 行定位。监测系统采用环型结构 Sagnac光纤干涉仪,利用3×3耦合器对光信号相位有调制作用的特点,无需进行特定的相位 调制和解调,优化了光路,提 高了信号处理精度。给出了光波的相位调制和理想状态下外扰动行为的定位表达式,阐述了 系统的工作和定位原理。根据 光路设计和定位理论建立了Sagnac环型结构实时监测实验系统,开发了监测系统实验软 件,利用选定的扰动信号源, 通过外扰动行为产生的不同频率扰动信号对光信号产生调制,并对所接收的干涉光信号进行 分析和定位的实验研究,实验结果表明,对100~500Hz的外扰动信 号,定位计算结果最大相对误差为1.23%。本文构建的管道监测系 统 不仅能迅速地监测到高频的外扰动信号,还能有效地监测到低频的外扰动信号,为管道沿 线进行实时安全监测和对扰动位置的实时定位提供有效的技术保障。
英文摘要:
      A distributed optical fiber sensor system based on the principle of Sa gnac optic interferometer with 3×3coupler is developed for long-distance pipeline security monitoring.By using this system,t he disturbance which may threat the security of pipeline can be identified and located in real time.The system using ring-structure Sag nac interferometer does not need the phase modulation and demodulation,because the 3×3coupler can modulate the phase of optic signal,and th en improve the signal disposal precision.The principle of the monitoring in ideal condition,the phase demodulation and locat ion of the possible damage action point are analyzed and formulated.Based on the theory,the ring structure Sagnac interferom eter real-ti me monitoring system and the disturbance signal resource are set,the data collection software is designed,the interfere nce signals demodulated by different frequencies of disturbance signals are collected,and then the data are demodulated and calculat ed to analyze the disturbance position.The results validate that the largest average absolute error of location is 1.23% when the disturbance frequency is between 100Hz and 500Hz.The sy stem and indicate that the system can detect the low fr equency signal resulting from the damage action and locate the action point accurately over a long distance.
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