[发明专利]基于马赫-泽德干涉仪的光纤振动传感系统及传感方法

说明书

技术领域

本发明属于传感技术领域，涉及一种基于马赫-泽德干涉仪的光纤振动传感 系统及传感方法。

背景技术

光纤传感器可用于通讯、工程、物理参数测量等领域，随着技术和需求的发 展，它由单点检测逐渐发展成为多点准分布式和全分布式检测。全分布式光纤传 感测量是利用光纤的一维空间连续特性进行测量的技术，整个光纤长度上的任意 一点都是敏感点，属于“海量”测量，检测没有盲区，并包容了光纤的不受电磁 干扰，灵敏度高，可靠性高，耐腐蚀，体积小等诸多优点，因此成为目前国内外 研究的热点。全分布式光纤振动传感是分布式光纤传感的一个重要分支，利用光 纤的应力敏感特性，连续实时地监测作用于光纤上的压力或光纤附近的振动干涉 型光纤传感器具有极高的探测灵敏度。但是在分布式传感中如何实现准确定位是 一个难题，目前针对于干涉型分布式光纤传感器的设计，大多是基于萨格纳克、 马赫-泽德和迈克尔逊等干涉仪复用的方法，而传统的这些系统结构复杂、信号 处理困难，而且不易处理对于外界扰动对于参考臂的影响而照成的误报。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于马赫-泽德干涉仪的光纤振动 传感系统及传感方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于马赫-泽德干涉仪的光纤振动传感系统，包括感应模块，检测模块， 采集模块，处理模块；感应模块用以感应外界的振动；检测模块与感应模块相连， 用以检测振动的相关数据；采集模块与检测模块相连，用以采集检测模块检测到 的数据；处理模块与采集模块相连，用以对采集到的数据进行处理。

作为本发明的一种优选方案，所述感应模块为感应光缆。

作为本发明的另一种优选方案，所述检测模块包括光源，第一耦合器，第二 耦合器，第三耦合器，第四耦合器，第五耦合器，第一延时光纤，第二延时光纤， 第一探测器，第二探测器；光源用以发出光信号；第一耦合器用以接收来自光源 的光信号，并将所述光信号分为2路光信号；第二耦合器用以接收来自第一耦合 器的一路光信号；第三耦合器用以接收来自第一耦合器的另一路光信号；第一延 时光纤与第二耦合器和第四耦合器相连，用以传输光信号；第二延时光纤与第三 耦合器和第五耦合器相连，用以传输光信号；第四耦合器与感应光缆的一端相连； 第五耦合器与感应光缆的另一端相连；第一探测器一端与第二耦合器相连，另一 端与采集模块相连；第二探测器一端与第三耦合器相连，另一端与采集模块相连。

作为本发明的再一种优选方案，所述光源为为DFB-LD激光器；所述第一耦 合器，第二耦合器，第三耦合器，第四耦合器，第五耦合器均为2×2光纤耦合 器。

作为本发明的再一种优选方案，所述采集模块为高速数据采集卡。

作为本发明的再一种优选方案，所述处理模块为计算机。

基于马赫-泽德干涉仪的光纤振动传感系统的传感方法，包括以下步骤：

步骤一，光源发出直流单色光，通过第一耦合器后分别进入第二耦合器和第 三耦合器；

步骤二，进入第二耦合器的光一路通过第一延时光纤进入第四耦合器，再通 过感应光缆进入第五耦合器中，然后不通过第二延时光纤直接到达第三耦合器；

步骤三，进入第二耦合器的光另一路不通过第一延时光纤直接进入第四耦合 器，再通过感应光缆进入第五耦合器中，然后通过第二延时光纤到达第三耦合器；

步骤四，步骤三所述的到达第三耦合器的光与步骤二所述的到达第三耦合器 的光在第三耦合器处发生干涉；

步骤五，与步骤二同时发生，进入第三耦合器的光一路通过第二延时光纤进 入第五耦合器，再通过感应光缆进入第四耦合器中，然后不通过第一延时光纤直 接到达第二耦合器；

步骤六，进入第三耦合器的光另一路不通过第二延时光纤直接进入第五耦合 器，再通过感应光缆进入第四耦合器中，然后通过第一延时光纤到达第二耦合器；

步骤七，步骤六所述的到达第二耦合器的光与步骤五所述的到达第二耦合器 的光在第二耦合器处发生干涉。

本发明的有益效果在于：本发明的传感部分完全无源，检测灵敏度和定位精 度高，结构简单，成本低，不受环境干扰和限制，而且能够分辨光纤上同时出现 的多点振动。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的系统框图；