[發明專利]光纖微振動傳感器

有效

• 申請號: 201210584013.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103063291A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 劉海
• 申請（專利權）人: 武漢光谷奧源科技有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周艷紅

技術領域

本發明屬于光纖傳感領域，具體地指一種可探測地下、水下、氣體中空間區域三維振動信號的光纖微振動傳感器。

背景技術

通用的馬赫澤德（Mach-Zehnder）傳感器基本結構如說明書附圖部分的圖2所示，主要由傳感光波導21，參考光波導22，連接上述兩種光波導的兩個1×2耦合器19、20，以及用于輸入、輸出信號的兩根無感引導光波導組成。

由微振動產生的光波導變形拉伸，將產生傳感光波導21與參考光波導22之間的長度差ΔL，當極窄帶寬的單模激光從1×2耦合器19到達1×2耦合器20時，在傳感光波導21與參考光波導22之間造成的激光光程差可換算為易測量的激光光波相位差φ，如下式（1）：

φ=2πΔLλ---(1)]]>

假設傳感光波導21和參考光波導22中的光波振幅分別為A₁、A₂，則在1×2耦合器20處形成干涉后，合成振幅如下式（2）所示：

A=A12+A22-2A1A2cos(2πΔLλ)---(2)]]>

在馬赫澤德傳感結構中，A₁=A₂，于是公式（2）化為：

A=2A12-2A22cos(2πΔLλ)---(3)]]>

由式（3）可知，馬赫澤德傳感結構輸出光的合成振幅在0~2A₁之間變化。當λ為μm量級時，則振動使ΔL達到μm量級的長度變化，干涉合成光強就會有明顯變化，這就是馬赫澤德傳感結構靈敏度較高的理論依據。

然而，普通馬赫澤德傳感器一方面僅適用于感應接觸或者接近振源的振動信號，對于地下、水下、氣體中空間區域三維振動或者距離較遠的振源，則無法反應或反應極弱；另一方面，實際使用中，傳感光波導21和參考光波導22往往處于同一物理環境中，振動干擾使兩種光波導中光信號同時發生變化，致使合成光的光強不可控，使得難以通過后續的數據處理和分析獲知振源性質及強度。

發明內容