[發明專利]一種光纖分布式傳感探測方法及裝置

有效

• 申請號: 201711023413.1
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107884060B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 路陽;張學亮;孟洲;余志杰;姚瓊;陳偉;彭承彥;黃良金;樓康;曹春燕;熊水東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉;蔣維特

1.一種光纖分布式傳感探測方法，其特征在于，包括：

S1.將具有偏振正交和同偏振態的雙光脈沖分別注入傳感光纖，獲得所述傳感光纖的瑞利光及與瑞利光對應的四路偏振通道的干涉光強；

S2.將所述偏振通道的干涉光強復數化，生成傳感通道響應矩陣，根據所述響應矩陣的酉矩陣特性計算得到與偏振無關的復數；

S3.從所述復數中計算提取所述瑞利光的相位信息，從而獲得傳感光纖感應到的信號的信息；

所述干涉光強可表示為如式(1)所示，

式(1)中，mn＝XX、XY、YY、YX表示雙脈沖光不同的偏振組合，I_mn表示偏振態為m和n的雙脈沖光所產生的瑞利光之間干涉信號的光強，I₁為偏振態為m的脈沖光所產生的瑞利光的光強，I₂為偏振態為n的脈沖光所產生的瑞利光的光強，r表示瑞利散射的振幅反射率，φ_s為待檢測的瑞利光的相位信息，k_mn為與光纖雙折射有關的系數，滿足0≤k_mn≤1，φ_mn為與光纖雙折射相關的相位，k_mn和φ_mn均與脈沖光偏振態有關，φ₀為非平衡干涉儀長臂上引入的正弦相位調制，用以產生PGC相位解調技術所需的相位調制；

所述傳感通道響應矩陣如式(2)所示，

式(1)中，XX、XY、YY、YX表示雙脈沖光不同的偏振組合，R為響應矩陣，I₁為偏振態為m的脈沖光所產生的瑞利光的光強，I₂為偏振態為n的脈沖光所產生的瑞利光的光強，i為復數中的虛數單位，r表示瑞利散射的振幅反射率，φ_s為待檢測的瑞利光的相位信息，k_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)為與光纖雙折射有關的系數，滿足0≤k_mn≤1，φ_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)為與光纖雙折射相關的相位，k_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)和φ_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)均與脈沖光偏振態有關；

所述復數的實部和虛部分別為：和其中，各參數的定義與式(2)中相同。

2.根據權利要求1所述的光纖分布式傳感探測方法，其特征在于：所述雙光脈沖由脈沖光通過具有預設臂差的非平衡干涉儀，并通過周期性的偏振調制而生成。

3.根據權利要求2所述的光纖分布式傳感探測方法，其特征在于：所述雙光脈沖具有四組偏振組合狀態，包括XX、XY、YY、YX，其中X和Y表示兩個正交光偏振狀態。

4.根據權利要求3所述的光纖分布式傳感探測方法，其特征在于，所述步驟S3的具體步驟具體包括：以所述復數的實部和虛部為基礎，通過微分交叉相乘或反正切算法提取瑞利光的相位信息，從而獲得傳感光纖感應到的振動信號和/或聲信號的頻率信息、幅度信息和相位信息。