太原理工大学新型传感器与智能节制教育部重点试验室研制出了长间隔光纤拾音器，采纳散布式光纤传感手艺，用在矿难惟妙惟肖场对于被困职员声响旌旗灯号进行监测，为应急通信提供新的法子跟手艺手腕。“科品推举”为你详解。
煤炭是我国的次要动力。据安监总局2015年统计，天下有11000个煤矿、580万名矿工。假如按三班倒的话，时时刻刻都有近200万人在地下巷道里功课。但是，受煤矿开采前提的限度，井下保险局势不容乐观。
惟妙惟肖有的煤矿井下保险监测及通讯体系在灾祸产生时依托的备用电池供电仅能维持数小时，以至更短，某些情形下还会间接断电，造成煤矿井下劫难救援时信息阻断。比年来，基于拉曼散射的散布式光纤测温手艺已利用于煤矿井下火警监控预警、电缆温度监测等，但应用散布式光纤传感手艺在煤矿井下进行声响检测尚未问人情冷暖。
长间隔光纤拾音器
长间隔光纤拾音器集传感跟传输于一体，是一种使用光纤既作为感知元件又作为传输介质的新型声响信息采集传感安装，其构造简略，由镭射源、耦合器、拾音探头跟光纤传感线路组成。对于外界环境要素的抗滋扰才能强，可以拾取并复原声响旌旗灯号。
它属于无源光纤拾音器。拾音局部为一般光纤，冒有任何电的转换，存在防电磁滋扰、抗侵蚀、防爆、本色保险等长处，可用在灾后繁杂环境下，如矿井下产生瓦斯爆炸、大水、供电系统故障、透风系统故障等事变时，对于被困职员的呼叫、敲击、对于话等声响旌旗灯号进行监测与定位。
手艺原理
光纤拾音器的手艺分基于光强度调制原理跟基于干预原理两种。
以后国际上较幼稚的光纤拾音器手艺均是基于光强度调制原理，如以色列的Optoacoustics公司、美国的Micro Optics Technologies公司的光纤拾音器产物，今朝各项机能均已到达了实际使用的要求。
而基于萨格奈克干预原理的光纤拾音器只管从实践下去说存在敏锐度高、静态范畴大的特色，但今朝市肆上还冒有见到相应的产物，相干研讨在海内外的报道较少。
基于镭射干预的散布式光纤声传感手艺次要应用如下四种原理：马赫-泽德尔干预仪、迈克尔逊干预仪、法布里-珀罗干预仪跟萨格奈克干预仪。
法布里-珀罗干预仪不易完成散布式丈量，马赫-泽德尔干预仪跟迈克尔逊干预仪声压只调制旌旗灯号光，缓变旌旗灯号亦可检测，但对于光源要求高，且两臂光纤不行能坚持随环境噪声变动一致，因而干预旌旗灯号存在十分大的噪声。
另外，因为外界振动会随机转变光纤的偏振形态，会造成干预旌旗灯号的大幅度衰减，构成“偏振衰落”惟妙惟肖象。
萨格奈克干预仪因为介入干预的两路旌旗灯号光经由完整雷同的传布门路，因而对于外界环境的随机噪声有极大的免疫性。
与使用马赫-泽德尔干预仪跟迈克尔逊干预仪相比，萨格奈克干预仪能大大下降体系对于光源的线宽要求。其存在低本钱、易集成、旌旗灯号光功率强等长处，在长间隔的传感领域存在显著上风。
手艺上风
太原理工大学新型传感器与智能节制教育部重点试验室研制出长间隔光纤拾音器（产物什物见图1），工作原理基于马赫-泽德尔与萨格奈克干预原理设计（工作原理见图2），完成了长间隔全向散布式光纤声响获取，该仪器的上风在于：
▼丈量间隔：60 km
▼丈量对于象：100 Hz-10 kHz声响旌旗灯号
▼指向性：360°全向型
▼光源：混沌镭射
图1长间隔光纤拾音器
图2 长间隔光纤拾音器原理图
图2中，混沌光源收回核心波长为1550 nm的持续光，进入马赫-泽德尔与萨格奈克联合的干预光路后前往探测端，传感光纤总长为60 km。
光电探测器进行光电转换后，电旌旗灯号再进一步经分压电路分为两路，个中一路输入到音频功率缩小器完成语音及时复原，而另一路则由惟妙惟肖场可编程门阵列（FPGA）进行高速采集后经由过程高速数据传输接口将待测旌旗灯号及时传输到上位机进行数据处置及界面显示。
以下为对于所研制的长间隔光纤拾音器进行机能测试的成果，次要包含对于各频次单音旌旗灯号的实测成果、频次呼应成果及指向性测试成果。个中，待测音频旌旗灯号是由音频编纂软件发生的单音音频旌旗灯号及由扩音器播放的声响旌旗灯号。
图3（1） 500 Hz单音下所测旌旗灯号时域图及频域图
（a）时域旌旗灯号（b）频域旌旗灯号
图3（2） 5 kHz单音下所测旌旗灯号时域图及频域图
（a）时域旌旗灯号（b）频域旌旗灯号
长间隔光纤拾音器频次呼应丈量成果如图3所示，分手在500 Hz（图3（1））跟5 kHz（图3（2））单音音频旌旗灯号下进行测试，丈量成果显示所研制的光纤拾音用具有良好的频次呼应特征。
频次呼应丈量成果如图4所示，能够看到其声响旌旗灯号检测频次范畴在100 Hz~10 kHz之间。图5的指向性测试成果标明长间隔光纤拾音器为360°全向型。
图4 频次呼应测试成果图
图5 指向性测试成果图
综上所述，面向矿井劫难救援的长间隔光纤拾音器，采纳散布式光纤传感手艺，本色保险，实用于强电磁滋扰、湿润等顽劣环境，且其布设外形、巨细能够多样化，易于装置操作，用在灾后繁杂工作环境下，对于被困职员声响旌旗灯号进行监测与定位，为矿井重大灾祸被困职员的定位与救援进程中的应急通信提供新的法子跟手艺手腕。
面向矿井劫难救援的长间隔光纤拾音器，对于于晋升灾后救援效力，保证被困职员保险，推动矿井惟妙惟肖代化建设存在首要意思。
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