(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122837282.9 (22)申请日 2021.11.18 (73)专利权人 国网安徽省电力有限公司电力科 学研究院 地址 230000 安徽省合肥市经济开发区紫 云路299号 专利权人 大连理工大 学 (72)发明人 马凤翔　陈珂　邱欣杰　李辰溪　 赵新瑜　赵跃　柯艳国　朱峰　 杭忱　袁小芳　 (74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 丁瑞瑞 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01)G01N 21/01(2006.01) (54)实用新型名称 一种基于光纤光声传感的分布式在线监测 系统 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于光纤光声传感 的分布式在线监测系统， 所述系统包括多组不同 波段的激发光源装置、 一组探测光源装置、 光纤 阵列以及 多组光纤光声传感探头， 所述激发光源 装置发射光声激发光源， 所述探测光源装置发射 用于探测光声信号的宽谱光， 每组光纤光声传感 探头置于不同的监测区域， 每组光纤光声传感探 头的一端通过光纤阵列分别与各激发光源装置 连接， 每组光纤光声传感探头的另一端通过光纤 阵列分别与探测光源装置连接； 本实用新型的优 点在于： 激发光源较多， 应用场景不受局限。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 217180578 U 2022.08.12 CN 217180578 U 1.一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 包括多组不同波段的 激发光源装置、 一组探测光源装置、 光纤阵列(15)以及多组光纤光声传感探头， 所述激发光 源装置发射光声激发光源， 所述探测光源装置发射用于探测光声信号的宽谱光， 每组光纤 光声传感探头置于不同的监测区域， 每组光纤光声传感探头的一端通过光纤阵列(15)分别 与各激发光源装置连接， 每组光纤光声传感探头的另一端通过光纤阵列(15)分别与探测光 源装置连接 。 2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述激发光源装置包括激光驱动电路(16)、 第一半导体激光器(1)、 掺铒光纤放大器(4)及 第一光开关(6)， 所述激光 驱动电路(16)驱动第一半导体激光器(1)使其发出特定波长的激 光进入掺铒光纤放大器(4)， 掺铒光纤放大器(4)对光功率进行放大， 放大后的激光进入第 一光开关(6)， 第一光开关(6)的各输出通道分别一一对应的与光纤阵列(15)的输入端口连 接， 光纤阵列(15)的各输出端分别一 一对应的与各组光纤光声传感探 头的一端连接 。 3.根据权利要求2所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述激发光源装置还包括第二半导体激光器(2)和第二光开关(3)， 所述激光 驱动电路(16) 分别与第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)连接， 第一半导体激光器(1)和第二 半导体激光器(2)发出特定波长的激光， 第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)均 通过光纤分别与第二 光开关(3)连接， 第二 光开关(3)的输出侧设置掺 铒光纤放大器(4)。 4.根据权利要求3所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述第一半导体激光器(1)为中心波长1530nm的近红外DFB激光器、 第二半导体激光器(2) 为中心波长16 50.9nm的近红外DFB激光器。 5.根据权利要求1所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述探测光源装置包括发射宽带光的光纤宽谱光源(7)、 光纤环形器(8)、 第三光开关(9)、 光谱仪(10)及工控机(11)， 所述光纤宽谱光源(7)、 光纤环形器(8)、 第三光开关(9)顺次连 接， 第三光开关(9)的各输出通道分别一一对应的与每组光纤光声传感探头的另一端 连接， 每组光纤光声传感探头内产生干涉光谱， 干涉光谱的发射路径上依次设置光纤阵列(15)、 第三光开关(9)、 光纤环形器(8)及光谱仪(10)， 工控机(1 1)与光谱仪(10)连接 。 6.根据权利要求5所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述光纤宽谱光源(7)是近红外超辐射发光 二极管SLED或者 放大自发辐射ASE光源。 7.根据权利要求5所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述光纤宽谱光源(7)的谱宽大于20nm。 8.根据权利要求5所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述光谱仪(10)的工作的波长范围覆盖光纤宽谱光源(7)的发射光谱范围， 所述光谱仪 (10)的工作的波长范围为1510nm ‑1590nm。 9.根据权利要求1所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在于， 所述光纤光声传感探头有3个， 分别为第一光纤光声传感探头(12)、 第二光纤光声传感探头 (13)以及第三光纤光声传感探头(14)， 所述光纤阵列(15)的输出端个数大于等于光纤光声 传感探头的个数， 第一光纤光声传感探头(12)、 第二光纤光声传感探头(13)以及第三光纤 光声传感探 头(14)分别连接光纤阵列(15)一个输出端。 10.根据权利要求9所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 217180578 U 2于， 所述第一光纤光声传感探头(12)、 第二光纤光声传感探头(13)及第三光纤光声传感探 头(14)结构相同， 均包括声波敏感膜片(18)、 气室(19)、 光纤端面(20)、 光纤准直器(21)及 外壳(22)， 所述外壳(22)内平行布置光纤端面(20)和光纤准直器(21)， 光纤端面(20)和光 纤准直器(21)形状相同且光纤端面(20)的一端向外壳(22)外延伸出一个光纤探头通过光 纤阵列(15)与探测光源装置连接， 光纤准直器(21)的一端向外壳(22)外延伸出一个光纤探 头通过光纤阵列(15)与激发光源装置连接； 所述气室(19)包括光声管和导气通道， 所述光 声管水平设置且一端与光纤准直器(21)另一端衔接， 导气通道竖直设置且上端与光声 管的 另一端相通， 导气通道的下端与光纤端面(20)的另一端衔接， 所述导气通道右侧平行设置 声波敏感膜片(18)， 声波敏感膜片(18)作为外壳(22)的右侧面， 声波敏感膜片(18)上开设 一个悬臂梁结构(181)， 所述悬臂梁结构(181)为自由端向下的矩形槽， 外部待测气体通过 声波敏感膜片(18)上的悬臂梁结构(181)的槽缝扩散 到气室(19)内。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 217180578 U 3