[發明專利]靈敏度可變干涉儀系統

有效

• 申請號: 201180059490.7
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN103261835A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: E·塔潘斯
• 申請（專利權）人: 森西斯光纖公司
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;鄭振

相關申請

本申請要求對均于2010年10月14日提交的第61/393,298號美國臨時專利申請和第61/393,321號美國臨時專利申請(下文稱為“系統專利申請”)的優先權，通過引用將這些申請的內容結合于此如同出于所有目的而完全記載于此。

背景技術

這里公開的創新涉及干涉儀系統，并且更具體地而非排他地涉及具有靈敏度可變傳感器的光纖干涉儀系統。一些創新干涉儀系統被配置為檢測和/或定位擾動(例如對安全邊界的擾動、比如防護裝置上的“抽頭(tap)”、從管線的泄漏、橋梁的結構完整性的改變、對通信線路的擾動、輸送帶的操作改變、對表面或者聲噪聲的影響以及其它擾動)。在一些實例中，這樣的系統可以被配置為使用一個無源傳感器在例如上至約65公里(km)的距離內檢測和/或定位，而使用在相反方向上延伸的第一和第二無源傳感器在例如上至約130km的距離內檢測和/或定位。

大多數光學管道(例如光纖)沿著它們的長度具有基本上一致(例如不變)的性質從而使這樣的光學管道適合于需要均勻性質的廣泛各種應用(例如通信、干涉儀)。這一均勻性是用于光纖的現代高質量制造工藝、在光纖上的涂層和其中通常裝入光纖的線纜的各種保護套以及許多因素的結果。在用作配置為檢測擾動的傳感器時，這樣的縱向均勻光學管道通常無論沿著傳感器的長度何處施加擾動都以一致的方式對給定的擾動做出響應。

在許多應用中，給定的傳感器的不同部分可以暴露于相應不同的環境。例如傳感器的一部分可以例如定位于水下，另一部分可以定位于地下，而又一部分可以定位于地上(例如暴露于大氣)。在這樣的應用中，已知的傳感器可以例如根據環境和傳感器被擾動的哪個部分而對給定的擾動做出不同的響應。因此，利用具有均勻靈敏度的已知傳感器，特別是如果周圍環境沿著傳感器的長度變化，則可能難以辨別任何特定擾動的一個或者多個特性(例如幅度、位置等)。因而，已知的光纖傳感器可能易于引發“虛假”或者“滋擾”報警。雖然可以在數學上過濾一些環境影響以減少虛假和滋擾報警率，但是這樣的算法可能計算量大并且可能導致間歇式操作。另外，這樣的數學過濾可能未令人滿意地減少虛假或者滋擾報警的出現。

因而仍然需要配置成延伸穿過一個以上的環境而又無論環境如何都對給定的擾動相似地做出響應的傳感器、例如無源光纖傳感器。涉及傳感器系統的其它需求也未得到滿足。

發明內容

公開創新光學傳感器和有關干涉儀系統，這些光學傳感器和干涉儀系統解決上文指出的和其它需要中的一個或者多個需要。這樣的創新一些實施例包括一種傳感器，該傳感器具有沿著它的長度變化的實際靈敏度。

一種沿著其長度具有基本上恒定性質的傳感器通常沿著它的長度具有基本上恒定實際靈敏度。可以經過一個環境與經過另一環境不同地向傳感器輸送給定的擾動從而使傳感器的對這樣的擾動的響應表現為依賴于環境。另外，具有縱向一致性質的傳感器在暴露于給定的環境的一個部分中表現與傳感器的定位于另一環境中的另一部分表現的表觀靈敏度不同的表觀靈敏度。如這里所用，“實際靈敏度”意味著傳感器在選擇的參考環境中對給定的擾動的響應的測量。如這里所用，“表觀靈敏度”意味著傳感器在任意環境中對給定的擾動的響應的測量。例如掩埋于地下的單模干涉儀可以響應于給定的物理擾動產生10個干涉條紋。定位于地上的相同干涉儀(或者其部分)可以響應于相似擾動產生500個干涉條紋。

與具有縱向均勻光學性質的傳感器對照，具有縱向變化光學性質和對應縱向變化實際靈敏度的傳感器可以在傳感器經過多種環境延伸時提供基本上恒定的表觀靈敏度。公開創新光學傳感器，其中傳感器的一個或者多個部分的相應的實際靈敏度至少部分對應于相應傳感器部分的選擇的環境。

例如一些公開的傳感器具有沿著傳感器縱向延伸的多個光學管道。光學管道中的至少一個光學管道可以具有至少一個縱向延伸段，該至少一個縱向延伸段具有與相鄰縱向延伸段的光學性質不同的一個或者多個光學和/或機械性質(例如雙折射、光纖涂層、護套等)，因此向管道提供縱向變化信號傳播特性。具有一個或者多個這樣的光學管道的光學傳感器可以表現縱向變化實際靈敏度。然而這樣的傳感器可以比如在傳感器經過多個環境延伸(例如如管線可以的那樣)時、特別是在傳感器的每個相應部分表現與選擇的環境對應的實際靈敏度時表現基本上恒定的表觀靈敏度。這樣的創新傳感器可以提供虛假或者滋擾報警的低發生率以及準確位置和幅值信息。