[發明專利]一種復合干涉型分布式光纖振動傳感系統及其傳感方法

無效

• 申請號: 200910050975.4
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN101551266A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 齊龍舟;劉亮;皋魏;席剛;尚利軍;周正仙;仝芳軒;王青
• 申請（專利權）人: 北京華竣軍安信息科技有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01D5/353
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及傳感技術領域，涉及一種復合干涉型分布式光纖振動傳感系統及其傳感方法。

背景技術

周界安全防范、邊境防范、地震檢測以及海嘯預警等傳感報警系統在保障人民生活安定、保護人們生命財產安全方面發揮著巨大的作用，而這類系統的本質在于對振動信號的檢測和分析。隨著光器件和光通信的發展，光纖傳感技術越來越多地應用于傳感領域，逐步取代一些傳統的電類傳感器。由于光纖的本質特性對振動、應力及聲波等信號敏感，基于光纖的振動傳感技術尤其是分布式傳感受到各國科技工作的重視。光纖式振動傳感器是一種采用光纖作為敏感部件的機械振動傳感器。其基本構成有發送檢測部分、信號傳輸部分和接收處理部分，發送檢測部分是直接利用光纖將檢測獲得的參數轉換成便于傳輸的光信號，信號傳輸部分是通過光纖進行信號傳輸，接收處理部分是對來自光纖的信號進行檢測、整形、處理等。近幾年來，出現了一些基于干涉原理的分布式傳感新技術，例如：UDD?ERIC等人申請的美國發明專利“Distributed?sagnac?sensor?systems(專利號US5402231)”，該專利利用工作于不同波長的兩個Sagnac(薩格奈克)干涉儀結合實現分布式振動傳感，這種傳感器由兩個不同波長的光源、兩個探測器和兩個Sagnac干涉儀構成，兩個Sagnac環重疊于同一個光纖環，兩個干涉儀的輸出之比和之和分別決定振動信號的位置和幅度。這種基于Sagnac干涉儀的分布式傳感器對作用于光纖的振動信號的響應幅度決定于其處于光纖環的位置，越接近光纖環的中心，響應幅度越小，因此系統線性度較差，靈敏度受限。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種復合干涉型分布式光纖振動傳感系統及其傳感方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。

一種復合干涉型分布式光纖振動傳感系統，其主要由用于感應外界振動事件的感應系統和對振動信號進行檢測控制的檢控系統連接成回路；

所述感應系統為雙薩格奈克光纖干涉儀，主要由光源、將來自光源的一路光分為經B路光纖和C路光纖傳播的B、C兩路光的第一耦合器、將B、C兩路光分別分為經D路光纖和E路光纖傳播的D、E兩路光的第二耦合器、接收B、C、D、E四路光的第一相位調制器和第二相位調制器、與第一相位調制器相連的第一反射鏡和與第二相位調制器相連的第二反射鏡組成；

所述檢控系統包括檢測系統和控制系統，檢測系統和控制系統相連接；

所述檢測系統由光電轉換器分別通過第一鏈路和第二鏈路與除法器相連，第一鏈路由第一濾波器和第一相位檢測器連接而成，第二鏈路由第二濾波器和第二相位檢測器連接而成；

所述控制系統由控制器、采集器和數據處理器順序連成環路，所述采集器與除法器相連。

作為本發明的一種優選方案，所述光源由接收控制器發出的信號的激光驅動器和激光器相連構成。

作為本發明的另一種優選方案，所述C路光纖為傳感光纖。

作為本發明的再一種優選方案，所述E路光纖為延時光纖。

作為本發明的再一種優選方案，所述第一耦合器和第二耦合器均為3dB光纖耦合器。

作為本發明的再一種優選方案，第一相位調制器的調制頻率為f₁，第二相位調制器的調制頻率為f₂。

作為本發明的再一種優選方案，第一濾波器是中心頻率為2f₁的帶通濾波器，第二濾波器是中心頻率為2f₂的帶通濾波器。

一種復合干涉型分布式光纖振動傳感系統的傳感方法，系統開始工作時，數據處理器驅動控制器發出控制信號，激光驅動器接到控制器發出的指令后驅動激光器開始工作；激光驅動器驅動激光器發出激光，激光經第一耦合器后分成B、C兩路光，B、C兩路光經第二耦合器后又分別分成D、E兩路光，B、C、D、E四路光經第一相位調制器和第二相位調制器后被第一反射鏡和第二反射鏡反射，每束光又分別分成不同的兩路光至第一耦合器；反射回來的8路光在第一耦合器處發生干涉；第一耦合器輸出的干涉后的光，經光電轉換器轉換為電信號，再經第一濾波器和第二濾波器濾波后，經相位檢測器將信號各自的相位檢測出來，再經除法器作除法；同時，采集器收到控制器的驅動信號后，開始對除法器的輸出信號進行數據采集，并送入數據處理器，數據處理器對數據進行處理，并選擇是否報警。

作為本發明的一種優選方案，第一相位調制器的調制頻率為f₁，第二相位調制器的調制頻率為f₂。