[發明專利]基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置與方法

有效

• 申請號: 201910091369.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109781240B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李政穎;吳軍;傅雪蕾;桂鑫;童宇衡
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01D5/353
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;李滿

1.一種基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置，其特征在于，它包括第一窄帶激光器(1)、第二窄帶激光器(2)、拉錐波分復用器(5)、一分二均分耦合器(6)、數控可調光延時線(7)、環狀壓電陶瓷管(10)、三分三耦合器(12)、第一拉錐波分解復用器(13)、第二拉錐波分解復用器(14)、第三拉錐波分解復用器(15)和多通道數據采集卡(19)，其中，環狀壓電陶瓷管(10)外圈均勻盤繞振動傳感光纖(11)，環狀壓電陶瓷管(10)能在控制信號的驅動下周期性伸縮，第一窄帶激光器(1)和第二窄帶激光器(2)的激光信號輸出端分別向拉錐波分復用器(5)的兩個激光信號輸入端輸送波長為λ₁和λ₂的兩路激光信號，拉錐波分復用器(5)的混合光信號輸出端連接一分二均分耦合器(6)的信號輸入端，一分二均分耦合器(6)的第一相干光束輸出端連接數控可調光延時線(7)的輸入端，一分二均分耦合器(6)的第二相干光束輸出端連接振動傳感光纖(11)的一端，數控可調光延時線(7)的輸出端連接三分三耦合器(12)的第一輸入端，振動傳感光纖(11)的另一端連接三分三耦合器(12)第三輸入端，三分三耦合器(12)的第二輸入端停用，三分三耦合器(12)的第一路干涉光輸出端連接第一拉錐波分解復用器(13)的輸入端，三分三耦合器(12)的第二路干涉光輸出端連接第二拉錐波分解復用器(14)的輸入端，三分三耦合器(12)的第三路干涉光輸出端連接第三拉錐波分解復用器(15)的輸入端；

所述第一拉錐波分解復用器(13)用于對第一路干涉光進行波分解復用得到第一組波長為λ₁和λ₂的兩路干涉光，第二拉錐波分解復用器(14)用于對第二路干涉光進行波分解復用得到第二組波長為λ₁和λ₂的兩路干涉光，第三拉錐波分解復用器(15)用于對第三路干涉光進行波分解復用得到第三組波長為λ₁和λ₂的兩路干涉光；

每組波長為λ₁和λ₂的兩路干涉光分別依次進行對應窄帶光濾波和光電轉換后輸送到多通道數據采集卡(19)中，多通道數據采集卡(19)利用雙波長回歸分析方法對接收到的所有干涉光強電信號進行相位解調得到對應的振動信息；

所述數控可調光延時線(7)用于調節第一相干光束中參考干涉臂的臂長，使第一相干光束中參考干涉臂的臂長等于振動傳感光纖(11)中第二相干光束中信號干涉臂的臂長。

2.根據權利要求1所述的基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置，其特征在于：所述三分三耦合器(12)用于將數控可調光延時線(7)輸出的第一相干光束和振動傳感光纖(11)輸出的第二相干光束進行干涉，形成雙光束干涉光，三分三耦合器(12)還用于將雙光束干涉光進行分光處理，輸出具有預設相位差的三路干涉光。

3.根據權利要求1所述的基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置，其特征在于：所述拉錐波分復用器(5)用于將第一窄帶激光器(1)和第二窄帶激光器(2)輸出的兩路不同波長的光進行共同傳輸。

4.根據權利要求1所述的基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置，其特征在于：它還包括任意波形發生器(8)和功率放大器(9)，任意波形發生器(8)發出模擬驅動信號后，再經功率放大器(9)功率放大后驅動環狀壓電陶瓷管(10)使之周期性伸縮。

5.根據權利要求1所述的基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置，其特征在于：所述三分三耦合器(12)的輸出相位特性通過李薩如橢圓擬合參數估計法進行標定，使三分三耦合器(12)能輸出具有預設相位差的三路干涉輸出光。

6.根據權利要求1所述的基于雙波長回歸分析的光纖振動傳感器相位解調裝置，其特征在于：所述λ₁為1310nm，λ₂為1550nm，它還包括第一窄帶光濾波(16)和第二窄帶光濾波(17)，所述第一窄帶光濾波(16)用于進行1310nm的波長濾波，第二窄帶光濾波(17)用于進行1550nm的波長濾波。