[發明專利]多點擾動定位方法、光纖分布式擾動傳感器

有效

• 申請號: 201110404980.8
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102538845A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 鄔戰軍;王夏霄;李勤;林文臺;許文淵;鐘翔
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

1.一種多點擾動定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：分別對接收到的兩干涉信號進行隔直操作以去掉兩干涉信號中的直流項和低頻干擾項，所述兩干涉信號中均包括擾動信號；

S2：對所述兩干涉信號分別進行移相90°的操作，并分別利用移相90°的信號除以原干涉信號，得到相除后的兩干涉信號；

S3：從步驟S2之后的兩干涉信號中分別提取出三角函數內的相位信息；

S4：對提取后的兩干涉信號進行高通濾波操作以濾除相位緩變的干擾信號；

S5：對高通濾波后的兩干涉信號分別進行三角變換、頻譜分析并分類討論以得到擾動位置。

2.如權利要求1所述的多點擾動定位方法，其特征在于，所述步驟S1中，隔直操作后還包括步驟：分別獲取兩干涉信號的光強與可見度信息并消除干涉信號可見度變化，并對所述兩干涉信號經過放大、濾波調理，以抑制噪聲和干擾。

3.如權利要求1所述的多點擾動定位方法，其特征在于，所述步驟S2中采用希爾伯特變換將所述兩干涉信號移相90°。

4.如權利要求1所述的多點擾動定位方法，其特征在于，所述步驟S3中采用三角函數相位提取算法或PGC調制算法從兩干涉信號中分別提取出三角函數內的相位信息。

5.如權利要求1～4中任一項所述的多點擾動定位方法，其特征在于，所述步驟S5中分類討論以得到擾動位置的過程具體如下：

通過經過頻譜分析的兩干涉信號相位譜的比對尋找多點擾動中不同頻率成分分量的頻率值，再根據這些頻率值對應于經過頻譜分析的兩干涉信號的幅值譜的商聯立方程組，從而反解出多點擾動的位置信息。

6.一種光纖分布式擾動傳感器，其特征在于，包括：光源、第一分光耦合設備、光接收裝置、第一邁克爾遜干涉儀及第二邁克爾遜干涉儀，所述光源通過光纖連接所述第一分光耦合設備，所述第一分光耦合設備分別通過光纖分別連接所述第一邁克爾遜干涉儀和第二邁克爾遜干涉儀，所述第一邁克爾遜干涉儀和第二邁克爾遜干涉儀通過光纖分別連接光接收裝置，所述光接收裝置用于接收光源發出的光通過第一邁克爾遜干涉儀和第二邁克爾遜干涉儀后返回的光信號。

7.如權利要求6所述的光纖分布式擾動傳感器，其特征在于，所述第一邁克爾遜干涉儀包括：光纖延遲環、第一法拉第旋光鏡、第二法拉第旋光鏡及與所述第一分光耦合設備連接的第二分光耦合設備，所述第二分光耦合設備的一側通過光纖分別連接第一法拉第旋光鏡和第二法拉第旋光鏡，另一側連接所述光接收裝置，所述第二分光耦合設備用于使第一法拉第旋光鏡反射的光信號和第二法拉第旋光鏡反射的光信號干涉，并將干涉后的信號傳輸給所述光接收裝置，光纖延遲環位于所述第一邁克爾遜干涉儀傳感臂的光纖上；

所述第二邁克爾遜干涉儀包括：第三法拉第旋光鏡、第四法拉第旋光鏡及與所述第一分光耦合設備連接的第三分光耦合設備，所述第三分光耦合設備的一側通過光纖分別連接第三法拉第旋光鏡和第四法拉第旋光鏡，另一側連接所述光接收裝置，所述第三分光耦合設備用于使第三法拉第旋光鏡反射的光信號和第四法拉第旋光鏡反射的光信號干涉，并將干涉后的信號傳輸給所述光接收裝置。

8.如權利要求7所述的光纖分布式擾動傳感器，其特征在于，所述光接收裝置包括：第一光電探測器和第二光電探測器，所述第一光電探測器通過光纖連接所述第二分光耦合設備，所述第二光電探測器通過光纖連接所述第三分光耦合設備。

9.如權利要求7所述的光纖分布式擾動傳感器，其特征在于，所述光接收裝置包括：第四分光耦合設備、第五分光耦合設備、第一相位調制器、第二相位調制器、第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器和第四光電探測器，

所述第二分光耦合設備通過光纖連接所述第四分光耦合設備，所述第四分光耦合設備的一端通過光纖連接所述第一光電探測器，另一端通過光纖連接第一相位調制器，所述第一相位調制器通過光纖連接所述第三光電探測器；

所述第三分光耦合設備通過光纖連接所述第五分光耦合設備，所述第五分光耦合設備的一端通過光纖連接所述第二光電探測器，另一端通過光纖連接第二相位調制器，所述第二相位調制器通過光纖連接所述第四光電探測器。

10.如權利要求7所述的光纖分布式擾動傳感器，其特征在于，所述光接收裝置包括：第四分光耦合設備、第五分光耦合設備、第一相位調制器、第二相位調制器、第一光電探測器和第二光電探測器，且所述第一光電探測器和第二光電探測器均為雙通道光電探測器；

所述第二分光耦合設備通過光纖連接所述第四分光耦合設備，所述第四分光耦合設備的一端通過光纖連接所述第一光電探測器的一個通道，另一端通過光纖連接第一相位調制器，所述第一相位調制器通過光纖連接所述第一光電探測器的另一個通道；

所述第三分光耦合設備通過光纖連接所述第五分光耦合設備，所述第五分光耦合設備的一端通過光纖連接所述第二光電探測器的一個通道，另一端通過光纖連接第二相位調制器，所述第二相位調制器通過光纖連接所述第二光電探測器的另一個通道。