[發明專利]一種偏振干涉式防區型全光纖振動傳感器

在審

• 申請號: 201810232256.3
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108168687A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 趙俊;邸凌云;孫小菡
• 申請（專利權）人: 南京曦光信息科技有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種偏振干涉式防區型全光纖振動傳感器。其包括光源、光分路器、信號處理單元以及n條檢測通道；光分路器將光源發出的光信號分為n+1路，其中一路經光電轉換后作為參考信號輸入信號處理單元，另外n路作為檢測光分別輸入n條檢測通道；每條檢測通道均包括光環形器、光電探測器、傳輸光纖、起偏器、全光纖振動傳感探頭，光環形器的a、b、c端口分別連接檢測光、傳輸光纖的一端、光電探測器的輸入端，傳輸光纖的另一端經由起偏器與全光纖振動傳感探頭連接，光電探測器的輸出端連接信號處理單元；信號處理單元用于對信號進行處理以獲得振動信息。本發明可實現多區域振動監測，具有更高的靈敏度和系統擴展能力，且系統更簡潔，成本更低。

技術領域

本發明涉及一種振動傳感器，尤其涉及一種偏振干涉式防區型全光纖振動傳感器。

背景技術

振動檢測傳感技術發展至今，相應的傳感測試方法與種類也在不斷的更新與成熟。在實際的生產使用中對測量的種類和測量的精度，需求越來越大，要求也越來越高，這就促使新產品、高質量、多功能的測試設備不斷出現，傳統的測試方法和測量手段不斷地被顛覆，各種分析儀、光纖振動傳感器等已在廣泛應用，靈敏度也在原有的基礎上有了質的飛躍。

光纖傳感器是繼光纖通信獲得成功之后，迅速發展起來的一種新型傳感器。光纖傳感器與傳統傳感器相比，具有無源、抗電磁干擾能力強、耐高溫、耐高壓、抗化學腐蝕能力強、輕巧、靈敏度高等優點。光纖振動傳感技術是光纖傳感領域中研究與開發較為活躍的技術，它能夠在高溫區、核輻射區、高壓區起到很好的作用，已應用到國防、生產、生活等諸多領域。目前廣泛使用的光纖振動傳感器有光纖布拉格光柵振動傳感器、光纖馬赫-曾德干涉儀、多模干涉結構的振動傳感器等幾種。然而，上述光纖振動傳感器存在響應不及時、頻譜范圍窄、結構復雜、生產成本高、靈敏度低、制造困難等缺點。

利用光纖中傳輸光的偏振態變化信息來檢測外界物理條件的改變，是Rogers在1981年提出來的，偏振態對外界擾動變化非常敏感，理論上可以使光纖振動傳感器達到極高的靈敏度。當振動傳感單元中的單模光纖感受到外部振動時，會產生雙折射效應，雙折射效應導致的平行光軸和垂直光軸的偏振光存在相位延遲，且光功率與振動強度成函數關系。因此，基于單模光纖的振動雙折射效應可以實現對外部振動信號的監測。然而，現有光纖振動傳感器的靈敏度和系統擴展能力仍需不能滿足要求，且系統復雜，實現成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種偏振干涉式防區型全光纖振動傳感器，可實現多區域振動監測，具有更高的靈敏度和系統擴展能力，且系統架構更簡潔，實現成本更低。

本發明偏振干涉式防區型全光纖振動傳感器包括光源、光分路器、信號處理單元以及n條檢測通道，n為正整數；所述光分路器將光源發出的光信號分為n+1路，其中一路經光電轉換后作為參考信號輸入信號處理單元，另外n路作為檢測光分別輸入所述n條檢測通道；每條檢測通道均包括一個光環形器、一個光電探測器、一條傳輸光纖、一個起偏器、一個全光纖振動傳感探頭，所述光環形器的a、b、c端口分別連接檢測光、傳輸光纖的一端、光電探測器的輸入端，傳輸光纖的另一端經由起偏器與全光纖振動傳感探頭連接，光電探測器的輸出端連接信號處理單元，所述全光纖振動傳感探頭為末端安裝有反光鏡的傳感光纖；所述信號處理單元用于對n條檢測通道的檢測信號及參考信號進行處理以獲得振動信息。

優選地，每條檢測通道中的起偏器均被安裝于一個起保護作用的光纖接續盒內。

優選地，所述n條傳輸光纖由一條n芯單模鎧裝光纜實現。從而可有效實現遠距離信號傳輸，降低系統成本。

優選地，所述傳感光纖為單模光纖或低雙折射光纖。最好為低雙折射光纖，從而可最大程度地減小光纖自身雙折射對系統穩定性的影響。

優選地，所述起偏器為傾斜光纖光柵或起偏片。