[發明專利]光頻域反射技術中可提高近距離傳感穩定性的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710673660.X
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107328429B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 王輝文;張曉磊;溫永強
• 申請（專利權）人: 武漢昊衡科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明涉及一種光頻域反射技術中可提高近距離傳感穩定性的裝置及方法，裝置包括線性掃頻激光器、光纖分束器、主干涉儀、輔助干涉儀、數據采集卡和計算機，主干涉儀用于使進入該主干涉儀的掃頻激光發生拍頻干涉，產生第一拍頻信號；輔助干涉儀使進入該輔助干涉儀的掃頻激光發生拍頻干涉，產生第二拍頻信號，該第二拍頻信號經過轉化后作為高速數據采集卡的外部時鐘；數據采集卡在外部時鐘的觸發下等頻域間隔采樣第一拍頻信號。本發明在測量距離固定的前提下，探測到的主干涉儀拍頻信號由高頻到低頻映射的物理距離為從近到遠，在近距離位置處探測的拍頻信號為高頻信號。本發明能有效減少近距離傳感中拍頻信號受外界低頻信號的干擾，增強系統穩定性。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，更具體而言,涉及一種提高光頻域反射技術近距離傳感穩定性的裝置及方法。

背景技術

光頻域反射技術具有精度高、距離長、動態范圍寬等優點，廣泛應用于航空航天，國防軍事，土木工程，能源電力等領域。在工程運用中，尤其是環境比較惡劣的情況，光頻域反射技術在端點檢測及分布式溫度、應變傳感中，容易受到外界環境干擾。用戶在使用光頻域反射裝置時，通常只利用裝置可測量范圍的一小部分，因此在近距離測量使用居多。外界環境噪聲主要是低頻噪聲，容易與低頻信號發生串擾，導致系統的空間分辨率、精度以及穩定性將受到影響。因此，光頻域反射技術中，減少外界噪聲干擾以及提高系統穩定性很有必要。

發明內容

針對現有技術的不足或者改進需求，本發明提供了一種基于光頻域反射技術的可以減少外界噪聲干擾，提高近距離傳感穩定性且的裝置和方法。

本發明的光頻域反射技術中可提高近距離傳感穩定性的裝置，包括線性掃頻激光器、光纖分束器、主干涉儀、輔助干涉儀、數據采集卡和計算機，其中：

所述線性掃頻激光器，用于發出激光波長周期性線性變化的掃頻激光；

所述光纖分束器，用于將掃頻激光分為兩路，分別進入輔助干涉儀和主干涉儀；

所述主干涉儀，用于使進入該主干涉儀的掃頻激光發生拍頻干涉，產生第一拍頻信號；

所述輔助干涉儀，用于使進入該輔助干涉儀的掃頻激光發生拍頻干涉，產生第二拍頻信號，該第二拍頻信號經過轉化后作為高速數據采集卡的外部時鐘；

所述數據采集卡，用于在外部時鐘的觸發下等頻域間隔采樣第一拍頻信號；

所述計算機，用于對采集的第一拍頻信號進行處理分析。

接上述技術方案，所述主干涉儀包括傳感臂和參考臂，且參考臂大于傳感臂的長度，參考臂的末端連接法拉第旋轉鏡。

接上述技術方案，所述主干涉儀還包括第一光隔離器和第一光纖耦合器，所述第一光隔離器的一端連接光纖分束器，另一端與所述第一光纖耦合器的一端連接，所述第一光纖耦合器的另一端與傳感臂和參考臂連接，傳感臂和參考臂的反射信號在所述第一光纖耦合器處發生拍頻干涉。

接上述技術方案，該主干涉儀還包括第一光電探測器，其一端與第一光纖耦合器連接，另一端與數據采集卡連接。

接上述技術方案，該輔助干涉儀包括第二光隔離器、第二光纖耦合器、兩路單模光纖和第二光電探測器，該兩路單模光纖的末端均連接法拉第旋轉鏡，兩路光經過兩個法拉第旋轉鏡反射沿路返回，在第二光纖耦合器處發生拍頻干涉，產生的第二拍頻信號進入第二光電探測器。

接上述技術方案，所述光纖分束器具體將掃頻激光分為10：90兩路。

接上述技術方案，所述線性掃頻激光器為窄線寬激光器，掃描范圍為1520nm-1630nm，掃頻速度2nm/s-2000nm/s。

本發明還提供了一種基于上述裝置的光頻域反射技術中可提高近距離傳感穩定性的方法，包括以下步驟：