[发明专利]一种分布式超高频振动信号测量方法及光纤传感器

权利要求书

1.一种分布式超高频振动信号测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1、输出单频连续光载波信号，并将其分为两路；将其中一路用单一频率正弦脉冲进行调制，形成具有三个频率分量的双边带信号；或者用多个不同频率正弦脉冲进行调制，形成具有多个频率分量的多边带信号；

步骤S2、将所述双边带信号或多边带信号通过随机时序采样光脉冲调制为带有正弦调制的随机脉冲序列；

步骤S3、将所述随机脉冲序列输入到待测光纤FUT，待测光纤FUT产生连续的后向瑞利散射信号，将所述后向瑞利散射信号与另一路光载波信号耦合后输出两路连续的耦合信号；

步骤S4、提取所述两路连续的耦合信号拍频后的强度信息，对该强度信息滤波使多个频率分量分离，对分离后的多个频率信号分别进行相干解调；

步骤S5、将相干解调后的多个频率信号合并，根据随机时序采样光脉冲对合并后的信号进行时序重组；

步骤S6、对重组后的信号的相位进行离散傅里叶变换，得到该相位对应的频谱，该频谱的频率和振幅分别表征振动信号的振动频率和强度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机时序采样光脉冲满足光脉冲的采样时间间隔不全部相等，并且采样时间间隔满足任意两个光脉冲之间的时间间隔大于光脉冲渡越时间的两倍。

3.据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，还包括调整所述多个频率分量的多边带信号的偏振态，使多个频率分量的能量趋近相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3之前还包括步骤：将带有正弦调制的随机脉冲序列进行信号放大。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括步骤：滤除信号放大后的随机脉冲序列中的宽谱噪声。

6.一种分布式超高频振动信号光纤传感器，其特征在于，包括：

激光器laser，用于输出单频连续光载波信号；

耦合器coupler11，用于将所述单频连续光载波信号分为两路光载波信号；

任意波形发生器AWG，至少为两通道，其中一个通道连接电光调制器EOM，用于产生单个频率正弦脉冲或多个频率正弦脉冲，另一个通道连接声光调制器AOM，用于产生随机时序采样光脉冲；

电光调制器EOM，将其中一路光载波信号用所述单个频率正弦脉冲进行调制，形成具有三个频率分量的双边带信号；或者用多个频率正弦脉冲进行调制，形成具有多个频率分量的多边带信号；

声光调制器AOM，用于将所述双边带信号或多个频率分量的多边带信号通过所述随机时序采样光脉冲调制为带有正弦调制的随机脉冲序列；

环形器b，用于将所述带有正弦调制的随机脉冲序列输出到待测光纤FUT，待测光纤FUT产生连续的后向瑞利散射信号通过所述环形器b另一端口输出；

3dB耦合器coupler12，用于将所述后向瑞利散射信号与耦合器coupler11输出的另一路光载波信号进行耦合后输出两路连续的耦合信号；

平衡光电探测器BPD，用于探测所述两路连续的耦合信号的拍频信号强度信息，将所述强度信息输入高速示波器Oscilloscope进行采集。

7.根据权利要求6所述的光纤传感器，其特征在于，所述随机时序采样光脉冲满足光脉冲的采样时间间隔不全部相等，并且采样时间间隔满足任意两个光脉冲之间的时间间隔大于光脉冲渡越时间的两倍。

8.根据权利要求6所述的光纤传感器，其特征在于，还包括设置在耦合器coupler11与电光调制器EOM之间的偏振控制器PC，用于调整所述多个频率分量的多边带信号的偏振态，使多个频率分量的能量趋近相等。

9.根据权利要求8所述的光纤传感器，其特征在于，在所述声光调制器AOM与环形器b之间，还设置有掺铒光纤放大器EDFA。

10.根据权利要求9所述的光纤传感器，其特征在于，在所述掺铒光纤放大器EDFA与环形器b之间，还设有环形器a及布拉格光纤光栅FBG，其中，所述环形器a的两个端口分别连接所述掺铒光纤放大器EDFA与环形器b，所述布拉格光纤光栅FBG连接环形器a的另外一个端口。