專利名稱：一種消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種消除光纖傳感器中背向散射光影響的 方法。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)常被用于大范圍、長距離的監(jiān)測(cè)中，如，應(yīng)用于石油管線，高壓電網(wǎng)， 輸氣管道、通信光纜等基礎(chǔ)設(shè)施的安全監(jiān)測(cè)，它把光纖作為感應(yīng)器，實(shí)時(shí)采集相關(guān)擾動(dòng)信 號(hào)，通過對(duì)特征的分析來確定擾動(dòng)發(fā)生的位置。單芯反饋式光路結(jié)構(gòu)是感應(yīng)段光纖使用單 根光纖，光纖自身不用閉合，僅在光纖末端加一反饋裝置，如反射鏡，構(gòu)成干涉光路。在實(shí)際 應(yīng)用中，這種結(jié)構(gòu)鋪設(shè)方便、靈活。這類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是攜帶擾動(dòng)信息的光是傳輸?shù)焦饫w 末端后，經(jīng)反饋裝置反饋的光。如下是單芯反饋式定位系統(tǒng)采用的一種定位技術(shù)。

圖1所示的為一感應(yīng)段光纖(光纜)，1為光纖(光纜)的起始點(diǎn)，感應(yīng)段的末端有一 反饋裝置2，如反射鏡，入射光經(jīng)反饋裝置作用后原路返回。設(shè)外界D點(diǎn)有一擾動(dòng)，對(duì)光相位 產(chǎn)生的調(diào)制為 ^),當(dāng)光先后兩次經(jīng)過擾動(dòng)點(diǎn)D，相位受到的調(diào)制為
夠( ) 二釵 ) +舸 —
其中，Γ = IntffLZc , L為擾動(dòng)點(diǎn)D距反饋裝置2的距離，C為真空中的光速，nqff
為光纖的等效折射率。構(gòu)造干涉光路，如圖2所示。干涉光路由N*M (N、M為整數(shù))耦合器3、P*Q (P、Q為整數(shù))耦合器4、光纖延遲器 5，延遲為τ，光纖(光纜)6和反饋裝置2構(gòu)成。3al、3a2、…、3aN、3bl、3b2為耦合器3的 端口，3al、3a2、…、3aN是同向端口，共N個(gè)，3bl、3b2是耦合器3的另一組同向端口(共M 個(gè))中的兩個(gè)端口。4al、4a2、4bl為耦合器4的端口，4al、4a2是耦合器2的一組同向端口 (共P個(gè))中的兩個(gè)端口，4bl是耦合器4的另一組同向端口(共Q個(gè))中的兩個(gè)端口。光纖 6為感應(yīng)光纖。反饋裝置2，使沿光纖傳輸來的光重新進(jìn)入光纖6返回到耦合器4。光源經(jīng) 耦合器3的端口 3al輸入，經(jīng)耦合器3分光后分別經(jīng)端口 3bl、3b2輸出，兩路光
I:3bl — 5 — 4al — 4bl — 6 — 2 — 6 — 4bl — 4a2 — 3b2
II:3b2 — 4a2 — 4bl — 6 — 2 — 6 — 4bl — 4al — 5 — 3b 1
在耦合器3處重新會(huì)和，發(fā)生干涉，干涉信號(hào)分別經(jīng)端口 3al、3a2、…、3aN輸出。干涉光路中，先經(jīng)過延遲器5在進(jìn)入光纜6的光，受到的相位調(diào)制為
兩相干干涉光的相位差為
權(quán)利要求
1.一種消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法，其特征在于利用相位生成載波技 術(shù)將有效干涉相位信息從混雜著背向散射光、接點(diǎn)反射光干涉干擾信號(hào)的光輸出中分離出 來，即獲得純凈的含有有效擾動(dòng)位置信息的信號(hào)，從而消除背向散射光的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法，其特征在于在一 種單芯反饋式干涉結(jié)構(gòu)中，在感應(yīng)光纖(6)的末端，接近反饋裝置(2)處接入一相位調(diào)制器 (9),并對(duì)相位調(diào)制器(9)施加調(diào)制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法，其特征在于 所述單芯反饋式干涉結(jié)構(gòu)中，感應(yīng)部分由單根光纖的末端接一反饋裝置構(gòu)成，該反饋裝置 是與光纖直接相連，或是與光纖不相連、與光纖有一空間距離的反射面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法，其特征在于 所述單芯反饋式干涉結(jié)構(gòu)中干涉光路由N*M耦合器(3 ) P*Q耦合器(4 )，光纖延遲器(5 )，感 應(yīng)光纖(6 )和反饋裝置(2 )構(gòu)成，光纖延遲器(5 )的延遲為τ，反饋裝置(2 )設(shè)置在感應(yīng)光 纖(6)的末端；N、Μ、P、Q為整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法，其特征在于對(duì)相 位調(diào)制器9施加調(diào)制信號(hào)為頻率為fm的正弦變換信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明屬光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種消除光纖傳感器中背向散射光影響的方法。本發(fā)明通過在感應(yīng)光纖(纜)的末端加一相位調(diào)制器，利用相位生成載波的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，將有用的干涉信號(hào)從被光纖散射光干擾的信號(hào)種提取出來。使用這種方法可大大突破傳統(tǒng)的光纖傳感設(shè)備監(jiān)測(cè)距離。這種方法也是相位生成載波技術(shù)的一種新的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01D3/028GK102003971SQ20101050835
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者肖倩, 賈波 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)