[发明专利]双反射延迟型可定位全光纤振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及分布式光纤振动传感技术领域，尤其涉及可定位型分布式光纤振动传感技术领域。

背景技术

光纤振动传感器由于其探测距离长、响应速度快、灵敏度高，特别是自身不辐射电磁波也不受电磁干扰等本质安全的优点，已经在安防监控等领域得到了广泛的应用。

目前，干涉型传感器主要基于以下几类技术：Sagnac干涉技术、M-Z(Mach-Zehnder)干涉技术、Michelson干涉技术和Fabry-Peort干涉技术。干涉型传感器主要用来做振动检测，但这种技术在做振动检测时无法判断振动事件发生的位置，这给安防监控应用带来很大的不便。为此本发明提出了一种新型定位式光纤振动传感器，该传感器可对振动事件发生的位置进行判断。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，该传感器可对振动事件发生的位置进行判断。

本发明的目的是这样实现的：一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，包括光源、分路器、光纤耦合器、光探测模块、传感光纤、延迟光纤和反射装置，其特征在于，光源发出的光被分路器分为两路进入光纤耦合器的两侧，传感光纤的两端连接光纤耦合器两侧的一个端口，两个光探测模块位于光纤耦合器的两侧，两条延迟光纤一端连接光纤耦合器两侧的一个端口另一端连接一反射装置。

分路器可以是光纤环形器或者光纤耦合器等具有分光功能的器件。

按照上述结构的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，光源发出的光经过分路器分为两路分别进入光纤耦合器左右两侧，其中，从光纤耦合器右侧进入的光线会在右侧的光探测模块形成干涉现象，从光纤耦合器左侧进入的光线会在左侧的光探测模块形成干涉现象。

当外界有振动信号作用于传感光纤时，就会引起传感光纤折射率变化，进而引起光波相位的变化。待检测的振动信号主要为外界缓变压力信号和异常扰动信号，这两种信号实质上都是对传感光纤产生压力作用。当光纤受到压力作用时，其折射率变化为：

Δn=n3peP2E]]>

其中P为压力，p_e为光弹系数，E为石英的杨氏模量。由折射率变化引起光波的相位变化相应的为：

Δφ=2πλL·Δn]]>

其中λ为光波波长，L为传感光纤长度。

探测器检测到的光强信号则可以写成：

其中I₁、I₂是干涉仪两个互易性光路传感光纤中的传输光强，表示扰动信号作用于传感光纤上两路光路产生的调制相位差(Δφ₁-Δφ₂)，为两路光的初始相位差。

如图1所示，当外界振动信号作用于传感光纤时，光线分别向左右两个方向传输至左右两个光探测模块。检测比较两个光探测模块检测到明显干涉条纹时间差即可判断振动事件发生的位置。假设振动点距离光纤耦合器左侧端口L1米，所需要的时间为t1，距离光纤耦合器右侧端口L2米，所需要的时间为t2。定位计算公式为：

L1+L2＝L

L1-L2＝ΔtV

最终得到

L1=L-ΔtV2]]>