[發明專利]一種基于雙邁克爾遜干涉儀的光纖分布式擾動傳感系統

在審

• 申請號: 202010844095.0
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112033523A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 汪樟海;張紅;徐漢鋒;謝勇;王瀟;張自麗
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明公開了一種基于雙邁克爾遜干涉儀的光纖分布式擾動傳感系統，主要包括雙波長光源、光強度調制器、光隔離器、光分束器、第一個波分復用器、第二個波分復用器、第一個邁克爾遜干涉儀、第二個邁克爾遜干涉儀、第一個擾動信號解調模塊、第二個擾動信號解調模塊、擾動信號定位模塊、擾動傳感光纖、光信號傳輸光纖。本發明針對光纖分布式擾動傳感器對減少光纖資源占用和降低信號檢測噪聲的需求，采用一根擾動傳感光纖即可實現擾動信號的監測和定位，增加一根光信號傳輸光纖即可實現長距離管道、陸地光纜或海纜等的擾動信號監測和定位，光纖資源占用少，適用于光纖資源緊張的應用場合。

技術領域

本發明涉及光纖傳感的領域，具體涉及一種基于雙邁克爾遜干涉儀的光纖分布式擾動傳感系統。

背景技術

光纖分布式擾動傳感系統往往采用光學干涉測量技術，能測量整個光纖長度維度上的相位擾動信號隨時間的變化，具有靈敏度高、檢測距離遠、易于安裝維護等優點，在周界安防、管道監測、海纜監測等領域具有廣泛的應用。光纖分布式擾動傳感系統常采用各種干涉儀及其組合實現擾動檢測和定位，如雙薩格奈克干涉儀(專利CN101487723)、雙馬赫-曾德干涉儀(專利CN101008583)等。專利CN101008583提出的基于雙向馬赫-曾德干涉儀的分布式擾動傳感系統，利用擾動信號在雙向馬赫-曾德干涉儀的兩臂上傳輸的時間差，得到擾動點的位置，靈敏度較高，實時性強，但應用于遠距離分布式擾動檢測時，應考慮馬赫-曾德干涉儀雙臂偏振態差異導致的干涉信號衰弱問題，需要在光路系統中增加偏振控制，如專利CN103149639所述。且此分布式擾動傳感系統需要4根光纖實現信號檢測和傳輸，其中兩根光纖作為干涉儀雙臂傳感光纖，另兩根光纖作為信號傳輸光纖。實際工程應用中通信光纜和海底光纜中光纖資源越來越緊張，過多的光纖占用可能會遇到光纖分配的困難。專利CN104729548提出了一種改進型的基于雙向馬赫-曾德干涉儀的分布式擾動傳感系統，采用環形器替代部分光纖耦合器，可以采用3根光纖實現信號檢測和定位，減少了光纖資源占用。對于所有上述基于雙馬赫-曾德干涉儀的分布式擾動傳感系統，由于采用相同光源分路后相向傳輸方式，其中一個方向傳輸光的背向散射光會疊加至另一方向的干涉光信號中，導致干涉信號解調噪聲增大，削弱了系統對微弱擾動信號的探測能力。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種基于雙邁克爾遜干涉儀的光纖分布式擾動傳感系統。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的：這種基于雙邁克爾遜干涉儀的光纖分布式擾動傳感系統，主要包括雙波長光源、光強度調制器、光隔離器、光分束器、第一個波分復用器、第二個波分復用器、第一個邁克爾遜干涉儀、第二個邁克爾遜干涉儀、第一個擾動信號解調模塊、第二個擾動信號解調模塊、擾動信號定位模塊、擾動傳感光纖、光信號傳輸光纖，雙波長光源、光強度調制器、光隔離器和光分束器的輸入輸出端口依次相連，第一個波分復用器和第二個波分復用器的PASS端分別與光分束器的兩個輸出端口相連，第一個波分復用器和第二個波分復用器的REFLECT端分別與第一個擾動信號解調模塊和第二個擾動信號解調模塊相連，第一個邁克爾遜干涉儀的兩個端口分別與第一個波分復用器的COMMOM端和擾動傳感光纖的一端相連，第二個邁克爾遜干涉儀的兩個端口分別與擾動傳感光纖的另一端和光信號傳輸光纖的一端相連，光信號傳輸光纖的另一端與第二個波分復用器的COMMOM端相連，第一個擾動信號解調模塊和第二個擾動信號解調模塊的輸出與擾動信號定位模塊的輸入相連。

所述第一個邁克爾遜干涉儀和第二個邁克爾遜干涉儀由50/50光纖耦合器、第一個90°法拉第旋轉鏡、光纖延遲線圈和第二個90°法拉第旋轉鏡組成，第一個邁克爾遜干涉儀和第二個邁克爾遜干涉儀具有相同的干涉臂長差。

所述雙波長光源出射光包括兩個波長，兩個波長分別與第一個波分復用器和第二個波分復用器的PASS端傳輸波長匹配。

所述光強度調制器的類型包括電光調制器、聲光調制器、光開關。