[發明專利]一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器及感應方法

有效

• 申請號: 201810410240.7
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108593089B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張岳;李緒友
• 申請（專利權）人: 張岳
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

本發明公開了一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器及感應方法。光學振動傳感器包括依次連接的激光發射單元、振動感應放大單元、激光接收單元和標準波形單元。激光發射單元將光源發出的光進行調制；振動感應放大單元將調制后的光信號導入保偏環形腔，光信號諧振得到兩個本征偏振態；激光接收單元將光信號轉化為電信號，并得到兩個本征偏振態ESOPs的諧振解調曲線和斜率特征，利用兩個偏振態之間的相位差實現振動的感應；標準波形單元對傳輸信號進行統一調制解調。本發明利用雙折射諧振效應放大了光對振動的敏感度，從而實現靈敏度高、測量空間范圍大的振動感應。

技術領域

本發明涉及一種振動傳感器，具體的說是一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器及感應方法。

背景技術

過去幾十年，光學振動傳感器因高靈敏度、大的測量空間范圍、電磁不敏感等特征而快速發展。現有的光學振動傳感器主要包括分布式振動傳感器和點式振動傳感器。分布式振動傳感器基于光纖中的瑞利散射效應，在一根光纖上實現連續的振動場測量，具備大的空間范圍測量的優勢，但是靈敏度較差，不適用于高靈敏以及極限環境下的振動測量。點式振動傳感器雖然測量的空間范圍小，但是具備優秀的振動測量能力。兩種傳統的光學振動傳感器均難以實現靈敏度和測量空間范圍之間的平衡。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明提供一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器，利用雙折射諧振效應放大了光對振動的敏感度，從而實現靈敏度高、測量空間范圍大的振動感應。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：

一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器，一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器，包括依次連接的激光發射單元、振動感應放大單元、激光接收單元和標準波形單元；所述激光發射單元包括相互連接的激光器和相位調制器；所述振動感應放大單元包括保偏環形腔，保偏環形腔的輸入端通過保偏光纖與所述相位調制器的輸出端相連接，并且連接點采用45°方向旋轉熔接；所述激光接收單元包括依次連接的光電探測器、鎖相放大器和信號處理器，其中光電探測器與所述保偏環形腔的輸出端相連接，信號處理器與所述激光器相連接；所述標準波形單元包括信號發生器，信號發生器與所述相位調制器和所述鎖相放大器相連接。

作為一種優選方案，所述激光器通過隔離器與所述相位調制器相連接。

作為一種優選方案，所述保偏環形腔具有第一輸入端口、第二輸入端口、第一輸出端口和第二輸出端口，其中第二輸入端口和第二輸出端口通過0°熔接反射成環。

作為一種優選方案，所述相位調制器的輸出端與所述第一輸入端口相連接。

作為一種優選方案，所述信號發生器輸出正弦波或者方波。

作為一種優選方案，所述激光器設置為窄線寬高相干激光器。

一種基于雙折射諧振效應的光學振動傳感器的感應方法，包括如下步驟：

S1、所述激光器輸出一次激光并傳輸給所述相位調制器，同時所述信號發生器發出調制波形和解調波形并傳輸給相位調制器；

S2、所述相位調制器根據調制波形對一次激光的相位進行調制，調制后的激光輸出給所述保偏環形腔；

S3、一次激光在所述保偏環形腔內激勵起兩個具有本征偏振態的ESOPs諧振；

S4、外部振動作用于所述保偏環形腔上對兩個ESOPs諧振的諧振點之間的相差產生影響，得到二次激光；

S5、所述保偏環形腔將二次激光依次傳輸給所述光電探測器和所述鎖相放大器，同時所述信號發生器將解調波形傳輸給鎖相放大器；

S6、所述光電探測器將二次激光解調得到電信號并通過鎖相放大器進行放大，電信號中包括兩個ESOPs諧振的斜率特征；