[發(fā)明專利]可用時間延遲估計的白光干涉定位監(jiān)測裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910055814.4
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN101625257A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈波;肖倩;許海燕;徐鍥
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G02B6/28
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸 飛;盛志范

1.一種可用時間延遲估計的白光干涉定位監(jiān)測裝置，其特征在于采用如下白光干涉 結(jié)構(gòu)，它包括第一干涉單元(17)和第二干涉單元(18)，其中第一干涉單元(17)由第 一光纖分路器(1)、第二光纖分路器(2)和第一光線延遲線(5)構(gòu)成，第二干涉單元(18) 由第三光纖分路器(11)、第四光纖分路器(12)和第二光纖延遲線(13)構(gòu)成；此外，還 包括第五光纖分路器(3)、第六光纖分路器(4)、光電轉(zhuǎn)換及信息處理單元(14)、第一 反饋裝置(15)、第二反饋裝置(16)；第一光纖分路器(1)、第三光纖分路器(11)是3 ×3光纖分路器，第二光纖分路器(2)、第四光纖分路器(12)、第五光纖分路器(3)、第 六光纖分路器(4)是2×2或2×1光纖分路器，3a、3b、3c是第五光纖分路器(3)的端 口，4a、4b、4c是第六光纖分路器(4)的端口；光電轉(zhuǎn)換及信息處理單元(14)分別與 第一光纖分路器(1)的1b、1c端口，第三光纖分路器(11)的11b、11c端口連接；第 五光纖分路器(3)的3a端口與第二光纖分路器(2)的2a端口連接，第六光纖分路器(4) 的4a端口與第四光纖分路器(12)的12a端口連接，第五光纖分路器(3)的3c端口通過 光纖(6)與第六光纖分路器(4)的4c端口連接；第五光纖分路器(3)的3b端口與第二 反饋裝置(16)連接，第六光纖分路器(4)的4b端口與第一反饋裝置(15)連接；第一 光纖分路器(1)的1d端口與第二光纖分路器(2)的2c端口連接，連接線上有第一光纖 延遲線(5)；第一光纖分路器(1)的1f端口與第二光纖分路器(2)的2d端口連接；第 三光纖分路器(11)的11f端口與第四光纖分路器(12)的12d端口連接，第三光纖分路 器(11)的11d端口與第四光纖分路器(12)的12c端口連接，連接線上有第二光纖延遲 線(13)；第一光纖分路器(1)的1a端口、第三光纖分路器(11)的11a端口為光源輸入 端口；第一光纖分路器(1)的1b端口、1c端口，第三光纖分路器(11)的11b端口、11c 端口是干涉信號輸出端口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用時間延遲估計的白光干涉定位監(jiān)測裝置，其特征在于 在第五光纖分路器(3)的3c端口附近設(shè)置有第三光纖延遲線(20)，在第六光纖分路器(4) 的4c端口附近設(shè)置有第四光纖延遲線(21)。

3.一種可用時間延遲估計的白光干涉定位監(jiān)測方法，基于權(quán)利要求1所述的白光干 涉定位監(jiān)測裝置，其特征在于具體步驟如下：

(1)分別從A、B兩種干涉獲得的信息截取一對具有延遲特性的信號；該對信號直 接從經(jīng)光電轉(zhuǎn)換輸出的A、B兩種干涉形成的干涉信號中截取，或者先由A、B兩種干涉 獲得的干涉信號分別經(jīng)相位還原算法解算出相應(yīng)的相位差信號Δφ₁(t)、Δφ₂(t)，再從相位差 信號截取；

(2)對截取的這一對信號使用時間延遲估計方法計算出它們之間的延遲，即 所述的時間延遲估計方法為自適應(yīng)最小均方差法、廣義相關(guān)法或相位數(shù)據(jù)法；

(3)用和L₁、L₂兩段的總長度，確定L₁或L₂，即得擾動發(fā)生的位置；

所述A、B兩種干涉形成如下：

經(jīng)下述兩條路徑I和II傳輸?shù)墓庀喔桑纬筛缮妫洖锳，經(jīng)端口1b或1c輸出；

路徑I：1a→1d→第一光線延遲線(5)→2c→2a→3a→3c→光纖(6)→4c→4b →第一反饋裝置(15)→4b→4c→光纖(6)→3c→3a→2a→2d→1f

路徑II：1a→1f→2d→2a→3a→3c→光纖(6)→4c→4b→第一反饋裝置(15)→ 4b→4c→光纖(6)→3c→3a→2a→2c→第一光線延遲線(5)→1d

經(jīng)下述兩條路徑III和Ⅳ傳輸?shù)墓庀喔桑纬筛缮妫洖锽，經(jīng)端口11b或11c輸出：

III：11a→11d→第二光纖延遲線(13)→12c→12a→4a→4c→光纖(6)→3c→3b →第二反饋裝置(16)→3b→3c→光纖(6)→4c→4a→12a→12d→11f

IV：11a→11f→12d→12a→4a→4c→光纖(6)→3c→3b→第二反饋裝置(16)→ 3b→3c→光纖(6)→4c→4a→12a→12c→第二光纖延遲線(13)→11d

其中，n為光纖的有效折射系數(shù)，c為光在真空中的傳播速度，L₁為擾動點到第二反 饋裝置(16)的光纖長度，L₂為擾動點到第一反饋裝置(15)的光纖長度；上述關(guān)于路徑 的描述中，箭頭方向表示傳輸光的傳輸方向。