煤矿光纤传感应急通信系统设计

康志坚¹，张红娟¹，高妍¹，王宇²，靳宝全²

1. 太原理工大学电气与动力工程学院2. 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室

摘 要：针对煤矿井下发生瓦斯爆炸、突水等灾害时造成断电使通信中断的问题,设计了一种基于煤矿井下既有光缆的光纤传感应急通信系统,实现了矿井灾后无电环境下对井下被困人员声音信息的采集、传输和处理。该系统包含光纤声音传感子系统与硬件解调子系统2个部分:在井下巷道铺设的光缆中加入光纤探头,构建光纤声音传感子系统,侦听巷道内被困人员呼喊、敲击等声音信号;硬件解调子系统放置于地面,用于提取并还原加载在光信号里的音频信息。光纤声音传感子系统采用ASE宽带光源作为探测光,通过延迟光纤解决测量盲区问题,根据探测光的相位和光强变化与声波信号的关系实现井下声音信息采集;硬件解调子系统通过光电转换模块和音频处理模块对采集的声音信号进行解调处理,对微弱信号进行提取放大。实验结果表明,在10km的测试距离内,该系统可检测并提取距光纤探头0～5m、频率范围为0.3～3.4kHz的声音信号,精度为±0.5Hz。

关键词：矿井应急通信;井下声音信息采集;光纤传感;光纤探头;声音检测;光电转换;