一種確定傳感光纖的震動位置的方法及光纖傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖傳感設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種確定傳感光纖的震動位置的方法及光纖傳感系統(tǒng)。確定傳感光纖的震動位置的方法利用新的計算方法，通過對返回的一路干涉信號的強度函數(shù)進(jìn)行級數(shù)展開，并在小信號時進(jìn)行近似，近似的信號強度與信號實際強度誤差可以忽略，從而能夠直接得到一路信號的干涉相位差Δφ的時間函數(shù)，通過對此函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，從而獲得震動頻率的準(zhǔn)確的陷波點頻譜強度分布，獲取陷波點頻率點，從而確定傳感光纖的震動位置。該算法能更有效的解調(diào)微弱信號，從而能夠更精確的定位震動位置，更加適應(yīng)實際的傳感系統(tǒng)。
【專利說明】一種確定傳感光纖的震動位置的方法及光纖傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，尤其涉及一種確定傳感光纖的震動位置的方法及光纖傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的基于微分算法的Sagnac長距離光纖傳感系統(tǒng)可以用于對震動型傳感信號的監(jiān)測和定位。該技術(shù)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。其傳感原理為:從光源11發(fā)出的光經(jīng)過耦合器13后分成兩路光，一路經(jīng)過延遲光纖14的延遲后傳遞到傳感光纖15中，一路直接傳遞到傳感光纖15中，在兩根平行的距離很近的傳感光纖15中傳輸著有時間延遲差的兩束光一經(jīng)過延遲光纖14輸入的光和未經(jīng)過延遲光纖14輸入的光，兩束光分別兩次經(jīng)歷震動源的調(diào)制，并返回耦合器13發(fā)生干涉，由于兩束光經(jīng)歷同一震動源后具有隨時間變化的相位差，耦合器13能夠輸出時間變化的干涉信號，并由光電探測器12將干涉信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號由讀卡器讀取并由信號解調(diào)模塊解調(diào)出傳感光纖感受震動位置。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，對干涉信號的解調(diào)一般基于微分算法。首先此算法需要兩路干涉信號輸出，并且外界對傳感光纖的震動要引起大信號，從而能夠得到微分算法中的直流常量，進(jìn)而通過積分過程得到干涉相位差的時間函數(shù)，并對時間函數(shù)做傅里葉變換得到具有定位信息的頻率功率譜。然而，在實際的傳感系統(tǒng)中，外界的入侵震動往往是從微弱的小信號開始的，實際的傳感系統(tǒng)接收到的信號大多數(shù)為微弱信號，然而當(dāng)信號較小時，無法取得信號直流量。因此，在小信號作用下，微分算法已經(jīng)不再適用，因為無法獲得直流常量。雖然通過多次疊加可以獲得定位信息，但是延長了系統(tǒng)的定位時間，并多次疊加的定位精度也不是很高。所以在實際的傳感系統(tǒng)中，當(dāng)震動強度較小時，無法精確定位，如圖2所示的小信號，當(dāng)干涉信號強度小時，無法得到明顯陷波點的頻譜，如圖3所示。
[0004]并且微分算法需要兩路干涉信號，從而需要兩路接收電路和多通道采價卡，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度、定位時間以及成本。
[0005]針對以上問題，亟需要一種新的確定傳感光纖的震動位置的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的定位精度低、定位時間長、成本高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種精確確定傳感光纖的震動位置的方法，能更有效的解調(diào)微弱信號，從而能夠更精確更快的定位震動位置，更加適應(yīng)實際的傳感系統(tǒng)。
[0007]并且該確定傳感光纖的震動位置的方法也適合對大信號的解調(diào)。
[0008]該確定傳感光纖的震動位置的方法只需要對一路光信號進(jìn)行解調(diào)，可以降低系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本，縮短了定位時間。
[0009]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種光纖傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的信號解調(diào)模塊使用上述的信號解調(diào)算法解調(diào)出傳感光纖感受震動位置，提高了定位精度。
[0010]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:[0011]一種確定傳感光纖的震動位置的方法，包括以下步驟:
[0012]S20、對干涉信號的時間強度函數(shù)P(co，t) =A*(l+cos(A Φ + ψΟ))進(jìn)行級數(shù)展
開，得到干涉相位的時間強度函數(shù)Ρ(ω，t) = A* (1+cos ( Ψ O)) -A*sin ( Ψ O) Δ φ +......;其
中，P表示光強，ω為震動頻率，t為時間，A與光功率有光，Ψ0為由系統(tǒng)決定的初始相位，ΔΦ為干涉相位差；
[0013]S30、在小信號時對信號的時間強度函數(shù)Ρ(ω，t) = A* (1+cos ( Ψ O)) _A*sin ( Ψ O)Δ Φ+……進(jìn)行近似取值，在對強度進(jìn)行近似取值之后得到干涉相位差的時間函數(shù)，對此函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換，從而得到震動頻率的頻譜強度分布，獲取陷波點頻率點ω，在陷波點頻率處其特征相位差為Δ φ￥ = O,通過公式L = 50677/ω得到陷波點與震動點的距離L，從而確定傳感光纖的震動位置。
[0014]作為優(yōu)選，在步驟S20之前，還包括以下步驟:
[0015]S10、光源發(fā)出的光經(jīng)耦合器分光成兩路，一路經(jīng)過延遲光纖進(jìn)入傳感光纖，另外一路直接進(jìn)入傳感光纖，外界震動引起傳感光纖中兩束光都發(fā)生兩次相位變化，最后返回的兩束光經(jīng)過耦合器發(fā)生干涉，干涉信號由耦合器輸出，耦合器輸出的一路信號由光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號通過隔直放大后由電信號采集卡讀取，并將讀取的電信號傳遞給信號解調(diào)模塊。
[0016]作為優(yōu)選，在步驟S30中，獲取陷波點頻率點的方法為:
[0017]在傳感光纖上震動點A的震動所激發(fā)的任一頻率為ω的震動表示為:Φ =<i)0*sin (ω?),此震動調(diào)制第一光束引起的相位變化為:Φ0*8?η(ω (t+td)) + Φ 0*sin (ω (t+T+td)),調(diào)制第二光束引起的相位變化為:小0衫丨11(0^) +小0衫丨11(?&+1'));最后在兩束光引起的干涉相位差為:Δ φ = Φ0*8?η(ω (t+td)) + Φ 0*sin (ω (t+T+td)) - Φ 0*sin (ω?) + Φ0*8?η(ω (t+T))，其中，td = n*Ld/c，Ld為延遲光纖的長度-,L2為從傳感光纖上的震動點A到f點的距離，T為光從A點到f點，再回到A點所需要的時間，T = 2*n*L2/c,其中，η為光纖的有效折射率，c為光速，當(dāng)此相位差為零時，此震動頻率稱為陷波點頻率，在傅立葉展開的頻率強度譜中表現(xiàn)為一個下陷的強度點，稱為陷波點。
[0018]作為優(yōu)選，所述光源發(fā)出中心波長為1550nm寬帶的ASE光。
[0019]作為優(yōu)選，所述耦合器為3*3均分光強耦合器。
[0020]一種光纖傳感系統(tǒng),包括:
[0021]傳感光路，由光源、耦合器、延遲光纖、傳感光纖組成，所述耦合器用于將光源發(fā)出的光分成兩路，一路經(jīng)過所述延遲光纖進(jìn)入傳感光纖，另外一路直接進(jìn)入傳感光纖，所述傳感光纖用于引起兩束光發(fā)生相位變化并將相位變化后的兩束光返回耦合器，所述耦合器還用于將返回的光發(fā)生干涉并將干涉信號輸出；
[0022]傳感信號接收電路，由光電探測器、放大隔值電路和電信號采集卡組成，所述光電探測器用于將耦合器輸出的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，所述放大隔值電路用于將所述電信號放大，所述電信號采集卡用于讀取放大后的電信號；
[0023]信號解調(diào)模塊，用于根據(jù)放大后的電信號解調(diào)出傳感光纖的震動位置。
[0024]作為優(yōu)選，所述傳感光纖用于引起光發(fā)生兩次相位變化。
[0025]作為優(yōu)選，所述光源為中心波長為1550nm寬帶的ASE光源。
[0026]作為優(yōu)選，所述耦合器為3*3均分光強耦合器。[0027]作為優(yōu)選，所述信號解調(diào)模塊用于對返回的一路電信號解調(diào)。
[0028]本發(fā)明的有益效果為:
[0029](I)由于本申請的確定傳感光纖的震動位置的方法不需要求取信號的直流量，能夠通過一路信號得到干涉相位差△ Φ，通過傅里葉變換，從而獲得準(zhǔn)確的陷波點頻譜，所以該算法能更有效的解調(diào)微弱信號，從而能夠更精確的定位震動位置，更加適應(yīng)實際的傳感系統(tǒng)。
[0030](2)由于該確定傳感光纖的震動位置的方法只需要對一路光信號進(jìn)行解調(diào)，從而減少了轉(zhuǎn)換電路和電信號采集卡的要求，可以降低系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本，縮短了定位時間。
[0031](3)由于該算法可以從大信號中截取小信號并進(jìn)行分析，也可以獲得頻率強度譜的陷波點，并獲得定位信息，所以該算法可以選取大信號中具有小信號特點的部分進(jìn)行解調(diào)定位，更加適用于光纖干涉長距離傳感系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的光纖傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的小信號對應(yīng)的時間相位圖；
[0034]圖3是現(xiàn)有技術(shù)提供的小信號對應(yīng)的陷波點不明顯的頻率強度譜；
[0035]圖4是本發(fā)明提供的光纖傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明提供的小信號對應(yīng)的陷波點明顯的頻率強度譜。
[0037]其中:
[0038]11、光源；12、光電探測器；13、耦合器；14、延遲光纖；15、傳感光纖；
[0039]21、光源；22、光電探測器；23、稱合器；24、延遲光纖；25、傳感光纖。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0041]裝置實施例
[0042] 圖4是本發(fā)明提供的光纖傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本申請?zhí)峁┑墓饫w傳感系統(tǒng)，包括:傳感光路、傳感信號接收電路以及信號解調(diào)模塊。所述傳感光路由光源21、稱合器23、延遲光纖24、傳感光纖25組成,所述稱合器23用于將光源21發(fā)出的光分成兩路，一路經(jīng)過所述延遲光纖24進(jìn)入傳感光纖24，另外一路直接進(jìn)入傳感光纖25，所述傳感光纖25用于引起光發(fā)生相位變化并將相位變化后的光返回耦合器23，所述耦合器23還用于將返回的光發(fā)生干涉并將干涉信號輸出。所述傳感信號接收電路由光電探測器22、放大隔值電路和電信號采集卡組成，所述光電探測器22用于將耦合器23輸出的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，所述放大隔值電路用于將所述電信號放大，所述電信號采集卡用于讀取放大后的電信號。所述信號解調(diào)模塊用于根據(jù)放大后的電信號解調(diào)出傳感光纖25的震動位置。
[0043]本發(fā)明提供的光纖傳感系統(tǒng)的具體工作過程為:光源21發(fā)出的進(jìn)入耦合器23，經(jīng)過耦合器23分成兩束光，即第一光束和第二光束，第一光束經(jīng)過帶有延遲光纖24的路徑進(jìn)入傳感光纖25 ;第二光束直接進(jìn)入傳感光纖25，外界震動引起傳感光纖25中光的相位變化，兩束光返回時與進(jìn)入時所經(jīng)歷的路徑相反，第一光束直接返回耦合器23中，第二光束經(jīng)過帶有延遲光纖24的路徑返回耦合器23中。所以兩束光在不同時刻經(jīng)過延遲光纖24。返回到耦合器23中的光經(jīng)過耦合器23發(fā)生干涉，并由耦合器23輸出。耦合器23輸出的干涉信號被光電探測器22接收并轉(zhuǎn)化為電信號。電信號通過放大隔值電路隔直放大后由信號采集卡讀取，電信號采集卡將讀取信號傳遞給信號解調(diào)模塊，信號解調(diào)模塊根據(jù)放大后的電信號解調(diào)出傳感光纖25的震動位置。
[0044]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述光電探測器22的個數(shù)為I個，光電探測器22用于將耦合器23輸出的一路信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺鲂盘柦庹{(diào)模塊用于對返回的一路電信號解調(diào)。
[0045]由于該確定傳感光纖的震動位置的方法只需要對一路光信號進(jìn)行解調(diào)，從而減少了轉(zhuǎn)換電路和電信號采集卡的要求，可以降低系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本，縮短了定位時間。
[0046]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，夕卜界震動引起傳感光纖25中光的相位發(fā)生兩次變化，并且每束光經(jīng)歷兩次震動源的調(diào)制。
[0047]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述光源21為中心波長為1550nm寬帶的ASE光源。
[0048]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述耦合器23為3*3均分光強耦合器。
[0049]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述信號解調(diào)模塊由計算機(jī)及Iabview軟件組成。
[0050]方法實施例
[0051]本申請?zhí)峁┑姆椒☉?yīng)用在以上裝置實施例所提供的光纖傳感系統(tǒng)中。光源發(fā)出的光通過步驟SlO的一系列過程后轉(zhuǎn)化為電信號傳遞到信號解調(diào)模塊，信號解調(diào)模塊根據(jù)所接收的電信號確定傳感光纖的震動位置。
[0052]以下對步驟SlO進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0053]S10、光源發(fā)出的光經(jīng)耦合器分光成兩路，即第一光束和第二光束，第一光束經(jīng)過延遲光纖進(jìn)入傳感光纖，第二光束直接進(jìn)入傳感光纖，外界震動引起傳感光纖中的光發(fā)生相位變化，兩束光返回時與進(jìn)入時所經(jīng)歷的路徑相反，第一光束直接返回耦合器中，第二光束經(jīng)過帶有延遲光纖的路徑返回耦合器中。所以兩束光在不同時刻經(jīng)過延遲光纖。返回的光經(jīng)過耦合器發(fā)生干涉，干涉信號由耦合器輸出，耦合器輸出的信號由光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號通過隔直放大后由信號采集卡讀取，信號采集卡將讀取的電信號傳遞給信號解調(diào)模塊。
[0054]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，外界震動引起傳感光纖中光的相位發(fā)生兩次變化，并且每束光經(jīng)歷兩次震動源的調(diào)制。
[0055]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，I個所述光電探測器將耦合器輸出的一路信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，所述信號解調(diào)模塊用于對返回的一路電信號解調(diào)。
[0056]由于該確定傳感光纖的震動位置的方法只需要對一路光信號進(jìn)行解調(diào)，從而減少了轉(zhuǎn)換電路和電信號采集卡的要求，可以降低系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和成本，縮短了定位時間。
[0057]以下對信號解調(diào)模塊根據(jù)所接收的電信號確定傳感光纖的震動位置的方法做詳細(xì)描述，在如圖4所示的傳感系統(tǒng)中，利用新的計算方法，不需要求取信號的直流量，通過對返回的一路干涉信號的強度函數(shù)的進(jìn)行級數(shù)展開，并在小信號時進(jìn)行近似取值，近似的信號強度與信號實際強度誤差可以忽略，從而能夠直接得到一路信號的干涉相位差Δ φ的時間函數(shù)，通過對時間函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，從而獲得震動頻率的準(zhǔn)確的陷波點頻譜強度分布，獲取陷波點頻率點，從而確定傳感光纖的震動位置。
[0058]具體的，確定傳感光纖的震動位置的方法，包括以下步驟:
[0059]S20、對一路干涉信號的時間強度函數(shù)P (ω，t) =A* (1+cos (Δ Φ + ψΟ))進(jìn)行級數(shù)展開，得到函數(shù) Ρ(ω，t) = A* (1+cos ( Ψ O)) -A*sin ( ψ O) Δ φ-l/2*Acos ( ψ0)Δ Φ2+1/6*8?η(ψ0) Δ φ3+……，在小信號時進(jìn)行近似取值，近似的信號強度與信號實際強度誤差可以忽略，從而能夠直接得到近似的干涉相位的時間強度函數(shù)Λ φ (t) = f[P(co，t)];其中，P表示光強，ω為震動頻率，t為時間，A與光功率有光，Ψ0為由系統(tǒng)決定的初始相位，Δ φ為干涉相位差。
[0060]S30、通過傅立葉變換時間強度函數(shù)Λ φ (t) = f [Ρ(ω，t)]得到震動頻率的頻譜強度分布，獲取陷波點頻率點。圖5是本發(fā)明提供的小信號對應(yīng)的陷波點明顯的頻率強度譜。如圖5所示,對一特殊震動頻率ω，使得此特征頻率引起的相位差Δ φ￥ = O,則此時頻率強度譜中對應(yīng)的頻率強度要小于其它周邊頻率，因而在頻譜上表現(xiàn)為強度下陷的頻率點，此頻率 點的頻率與L2的關(guān)系為:L2 = 50677/ω,通過公式L = 50677/ω得到陷波點與震動點的距離L，并在頻譜中找到陷波點，從而確定傳感光纖的震動位置。
[0061]在步驟S30中，獲取陷波點頻率點的原理為:
[0062]設(shè)傳感光纖總長度為L，設(shè)震動點為Α，其中A到f點的距離為L2, A到d點的距離為L1，其中光從A點到f點，再回到A點所需要的時間為T = 2*n*L2/c，η為光纖的有效折射率，c為光速。A點的震動可以激發(fā)多個正旋頻率震動，其中任一頻率為ω的震動可以表示為:φ = Φ0*--η(οη)，由于傳感光纖為靠的很近的兩根光纖，所以對于同一頻率的ω震動，同一束光經(jīng)歷兩次調(diào)制，對于第一光束調(diào)制引起的相位為:Φ0*--η(ω (t+td)) + cj50*sin(co (t+T+td)),其中td = n*Ld/c, Ld為延遲光纖的總長度；對于第二光束調(diào)制引起的相位為:cj5 0*Sin(on) + cj5 0*Sin(co (t+T));其中，對于第一光束和第二光束引起的干涉相位差為:Δ φ = φ 0*sin (ω (t+td)) + Φ 0*sin (ω (t+T+td)) - ( Φ 0*sin (ω t) + Φ 0*sin (ω (t+T)));光電探測器接收到光強為:P(?，t) = A*(l+cos(A Φ + ψΟ)),對光強度函數(shù)進(jìn)行技術(shù)展開并取前兩項為:ρ(ω，t) = A* (1+cos ( Ψ O)) -A*sin ( Ψ O) Δ φ，當(dāng)在特征頻率ω處引起的相位差Λ φω為零時，此展開式中在此特征頻率處對應(yīng)的交流量始終為零，在頻域譜上表現(xiàn)為對應(yīng)的該特征擾動頻率對應(yīng)的光強明顯小于周邊頻率對應(yīng)的光強，存在所謂“陷波點”。P表不光強，A與光功率有光，Ψ0為由系統(tǒng)決定的初始相位。
[0063]由于本申請的確定傳感光纖的震動位置的方法不需要求取信號的直流量，能夠通過一路信號得到干涉相位差△ Φ，通過傅里葉變換，從而獲得準(zhǔn)確的陷波點頻譜，所以該算法能更有效的解調(diào)微弱信號，從而能夠更精確的定位震動位置，更加適應(yīng)實際的傳感系統(tǒng)。
[0064]利用本方法也可以對于大信號解調(diào)，選取大信號中具有小信號特點的部分進(jìn)行解調(diào)定位，也可以獲得頻率強度譜的陷波點，并獲得定位信息，所以該算法可以選取大信號中具有小信號特點的部分進(jìn)行解調(diào)定位，更加適用于光纖干涉長距離傳感系統(tǒng)。
[0065]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述光源發(fā)出中心波長為1550nm寬帶的ASE光。
[0066]于本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述稱合器為3*3均分光強稱合器。
[0067]以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種確定傳感光纖的震動位置的方法，其特征在于，包括以下步驟: S20、對干涉信號的時間強度函數(shù)P(co，t) = A*(l+cos(A Φ + ψΟ))進(jìn)行級數(shù)展開，得到干涉相位的時間強度函數(shù)Ρ(ω，t) = A*(1+cos ( Ψ0))-A*sin( Ψ0) Δ φ+......;其中，P表示光強，ω為震動頻率，t為時間，A與光功率有光，Ψ0為由系統(tǒng)決定的初始相位，Λ φ為干涉相位差； S30、在小信號時對信號的時間強度函數(shù)Ρ(ω，t) = A*(l+cos( ￥0))-A*sin( Ψ0)Δ Φ+……進(jìn)行近似取值，在對強度進(jìn)行近似取值之后得到干涉相位差的時間函數(shù)，對此函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換，從而得到震動頻率的頻譜強度分布，獲取陷波點頻率點ω，在陷波點頻率處其特征相位差為Δ (J)W = O,通過公式L = 50677/ω得到陷波點與震動點的距離L，從而確定傳感光纖的震動位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定傳感光纖的震動位置的方法，其特征在于，在步驟S20之前，還包括以下步驟: S10、光源發(fā)出的光經(jīng)耦合器分光成兩路，一路經(jīng)過延遲光纖進(jìn)入傳感光纖，另外一路直接進(jìn)入傳感光纖，外界震動引起傳感光纖中兩束光都發(fā)生兩次相位變化，最后返回的兩束光經(jīng)過耦合器 發(fā)生干涉，干涉信號由耦合器輸出，耦合器輸出的一路信號由光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號通過隔直放大后由電信號采集卡讀取，并將讀取的電信號傳遞給信號解調(diào)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定傳感光纖的震動位置的方法，其特征在于，在步驟S30中，獲取陷波點頻率點的方法為: 在傳感光纖上震動點A的震動所激發(fā)的任一頻率為ω的震動表示為:Φ =<i)0*sin (ω?),此震動調(diào)制第一光束引起的相位變化為:Φ0*8?η(ω (t+td)) + Φ 0*sin (ω (t+T+td))，調(diào)制第二光束引起的相位變化為:小0衫丨11(0^) +小0衫丨11(?&+1'));最后在兩束光引起的干涉相位差為:八 Φ = Φ0*8?η(ω (t+td)) + Φ 0*sin (ω (t+T+td)) - Φ 0*sin (ω?) + Φ0*8?η(ω (t+T))，其中，td = n*Ld/c，Ld為延遲光纖的長度-,L2為從傳感光纖上的震動點A到f點的距離，T為光從A點到f點，再回到A點所需要的時間，T = 2*n*L2/c,其中，η為光纖的有效折射率，c為光速，當(dāng)此相位差為零時，此震動頻率稱為陷波點頻率，在傅立葉展開的頻率強度譜中表現(xiàn)為一個下陷的強度點，稱為陷波點。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定傳感光纖的震動位置的方法，其特征在于，所述光源發(fā)出中心波長為1550nm寬帶的ASE光。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定傳感光纖的震動位置的方法，其特征在于，所述耦合器為3*3均分光強稱合器。
6.一種光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括: 傳感光路，由光源、耦合器、延遲光纖、傳感光纖組成，所述耦合器用于將光源發(fā)出的光分成兩路，一路經(jīng)過所述延遲光纖進(jìn)入傳感光纖，另外一路直接進(jìn)入傳感光纖，所述傳感光纖用于引起兩束光發(fā)生相位變化并將相位變化后的兩束光返回耦合器，所述耦合器還用于將返回的光發(fā)生干涉并將干涉信號輸出； 傳感信號接收電路，由光電探測器、放大隔值電路和電信號采集卡組成，所述光電探測器用于將耦合器輸出的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺龇糯蟾糁惦娐酚糜趯⑺鲭娦盘柗糯螅鲭娦盘柌杉ㄓ糜谧x取放大后的電信號；信號解調(diào)模塊，用于根據(jù)放大后的電信號解調(diào)出傳感光纖的震動位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感光纖用于引起光發(fā)生兩次相位變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖傳感系統(tǒng),其特征在于,所述光源為中心波長為1550nm寬帶的ASE光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述耦合器為3*3均分光強耦合器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述信號解調(diào)模塊用于對返回的一路電信號解調(diào)。
【文檔編號】G01H9/00GK103983342SQ201410224971
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】趙光貞, 李剛, 高翔 申請人:北京航天易聯(lián)科技發(fā)展有限公司