[发明专利]直线型多通道光纤声振动传感装置及方法

权利要求书

1.一种直线型多通道光纤声振动传感装置，其特征在于，该装置包括光源、传输光纤、N个光纤声振动传感器、N个微型全光纤中继复用器，光信号分析器；其中：

光源：提供宽带探测光，采用宽光谱的SLD光源或者ASE光源，工作波段为1310nm或1550nm；

传输光纤：用于光纤声振动传感装置中光源、微型全光纤中继复用器和光信号分析器各部分之间的连接；

N个光纤声振动传感器,N≤64,所述光纤声振动传感器采用法珀干涉微腔结构，由单模光纤端面与传感膜片构成法珀腔，其中传感膜片采用聚合物薄膜制作，可耐受液氮温度-196℃，声压力变化分辨率0.01Pa，传感器体采用高硼硅套管和毛细管制作，单模光纤置于毛细管中心；

N个微型全光纤中继复用器，N≤64,每个微型全光纤中继复用器由一对具有相同特征波长参数的光栅辅助光纤耦合器和一个分光比为50:50的光纤耦合器组成；所述微型全光纤中继复用器具有三个端口，其中一个端口用于连接所述光纤声振动传感器，另外两个端口用于前后传输光纤的串接；所述微型全光纤中继复用器特征波长采用通信中的密集波分复用DWDM的中心波长，为每个光纤声振动传感器输出特定波长的谱宽度小于0.1nm窄带探测光，同时接收返回的经声振动调制的信号光；

所述光纤声振动传感器的初始工作点与微型全光纤中继复用器的特征波长相匹配；

光信号分析器：由DWDM滤波模块、InGaAs探测器模块、数据采集卡和计算单元组成；DWDM光通道数包括4路，8路，16路，32路或64路，用于将传输光纤中的各个波长的光干涉信号进行分离；所述InGaAs探测器模块的数量与DWDM光通道数匹配，进行光电转换；采用4块数据采集卡，数据采集卡采用16位AD，AD转换速度为1MHz，每块数据采集卡具有16路探测通道；计算单元包括计算机或嵌入式系统，对采集的各个波长的光干涉信号进行分析，完成高灵敏度多点声振动状态的同时监测。

2.根据权利要求1所述的直线型多通道光纤声振动传感装置，其特征在于，光源、N个微型全光纤中继复用器以及光信号分析器通过传输光纤按直线型串联相接，用以实现声振动的多通道同步传感测量。

3.根据权利要求1或2所述的直线型多通道光纤声振动传感装置，其特征在于，所述微型全光纤中继复用器为全光纤无源器件。

4.一种直线型多通道光纤声振动传感方法，其特征在于：采用如权利要求1所述直线型多通道光纤声振动传感装置，包括以下步骤：

步骤一、光源、N个微型全光纤中继复用器以及光信号分析器通过传输光纤按直线型串联相接，各个微型全光纤中继复用器具有不同的特征波长，并且每个微型全光纤中继复用器连接一个光纤声振动传感器，作为一个传感通道；每个微型全光纤中继复用器中的一对具有相同特征波长参数的光栅辅助光纤耦合器，其中第一个光栅辅助光纤耦合器为上载光栅辅助耦合器，第二个光栅辅助光纤耦合器为下载光栅辅助耦合器；

步骤二、光源提供的宽带探测光经传输光纤进入第一个微型全光纤中继复用器，该微型全光纤中继复用器中的上载光栅辅助耦合器提取出特征波长为λ₁、谱宽小于0.1nm的窄带光，输入光中未被提取的部分将不会受到影响，从上载光栅辅助耦合器中直接通过，并继续向前传输到下载光栅辅助耦合器，被提取的窄带光作为该通道的探测光经过50:50光纤耦合器输入光纤声振动传感器，声振动信号作用在光纤声振动传感器的传感膜片上，实现对中心波长为λ₁的窄带光相位调制，调制后的反射信号光经50：50光纤耦合器返回进入下载光栅辅助耦合器，并通过交叉耦合与来自上载光栅辅助耦合器的光合成一束光输出至传输光纤，在这个过程中，宽带探测光中只有特征波长为λ₁的窄带光携带声振动信息；

步骤三、其它微型全光纤中继复用器处将重复步骤二过程；

步骤四、各个波长的信号光混叠一起通过传输光纤最终进入光信号分析器，通过光信号分析器的DWDM滤波模块进行光波长分离，输入到InGaAs探测器模块进行光电转换，通过数据采集卡进行采集后在计算机或嵌入式系统计算分析处理，从而实现高灵敏度多通道声振动传感。