[发明专利]实现抗偏振衰落的光纤周界报警方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及报警系统领域，尤其涉及一种实现抗偏振衰落的光纤周界报警 方法及装置。

背景技术

当前，安防设备的需求大量增加，对周界报警系统的要求也越来越高：监 测距离长、低功耗、高可靠性、高稳定性、报警定位精度高等等。在目前的实 现方案中，基于分布式光纤应力传感器原理的全光纤形式的周界报警系统有很 高的优势和吸引力。而在分布式光纤应力传感器的实现方案中，基于马赫-曾德 (Mach-Zehnder)干涉仪原理采用时间差定位的双向马赫-曾德干涉仪方案具 有灵敏度高、实时响应和长距离定位等优点，有很强的适用性。

如图1所示为采用双向马赫-曾德干涉仪方案的系统定位结构示意图，图中 包括光源LD、耦合器A、耦合器B、耦合器C、探测器PD1和探测器PD2。当光 源LD经耦合器A、B至干涉仪的两臂，到达耦合器C时发生干涉，形成一个顺时 针的马赫-泽德干涉仪，干涉后的信号经引导光纤后由探测器PD2接收；经耦 合器A分出的另一路光至耦合器C，经干涉仪的两臂后，到达耦合器B发生干涉， 也形成一个逆时针的马赫-泽德干涉仪，干涉后的信号经引导光纤后由探测器 PD1接收。

当外界有扰动信号作用在马赫-泽德干涉仪的两臂时，就会使得干涉仪两 臂的臂长发生改变，两臂传输的光之间产生了相位差该扰动信号距离耦 合器B的距离为：L1＝t₁×c/n；距耦合器C的距离为：L2＝t₂×c/n；而整个 干涉仪引导光纤的总臂长为：L3＝t₃×c/n。其中n为光纤折射率，c为真空中 的光速。

此时，探测器PD1输出信号为：

探测器PD2输出信号为：

由公式(5)和(6)可知，信号x(t)和y(t)之间有时间差τ，而且τ与扰 动信号的位置成线性关系：

τ=t2+t3-t1]]>

=(L2+L3-L1)×nc]]>

=L3×nc+(L2-L1)×nc---(7)]]>

这样只要求得信号x(t)和y(t)之间的时间差τ，就可以得到扰动的位置。 具体可以由公式(7)求得扰动信号距耦合器B的位置L1为：

L1＝L2+L3-τ·c/n    (8)

式(8)也可表示为：