[发明专利]一种振动波形与位置同时测量的光纤传感装置和方法

摘要

本发明提供了一种振动波形与位置同时测量的光纤传感装置和方法，其目的是通过级联型双马赫‑曾德尔干涉仪实现对振动波形的探测以及振动点位置的测量。在传感部分，搭建级联型双马赫‑曾德尔干涉仪，实现对振动波形的感知；在解调部分，采用基频混频的反正切‑微分自相乘算法，正确解调振动信号波形，通过波形的偏移量计算出振动位置。本发明的优点是：可以较为准确的测量振动波形及其振动位置。在光路部分，在两个马赫‑曾德尔干涉仪之间加入传感光纤，并通过把调制和传感分开，使其易于适用各种复杂环境下的传感。在解调算法部分，基于基频混频技术，降低采样频率，根据反正切‑微分自相乘算法，利于光纤传感的阵列化，使解调效果更加优越。

主权项

1.一种振动波形与位置同时测量的光纤传感装置，其特征在于由光源，两个级联型的马赫‑曾德尔干涉仪，传感光纤，光电探测器及解调电路组成，光源与第一个马赫‑曾德尔干涉仪相连，第一个马赫‑曾德尔干涉仪的另一端与传感光纤相连，传感光纤的另一端与第二个马赫‑曾德尔干涉仪相连，第二个马赫‑曾德尔干涉仪的另一端与光电探测器相连，光电探测器的输出的电信号输出到解调电路；以上所述的第一个马赫‑曾德尔干涉仪包括第一1×2光耦合器、第二1×2光耦合器、第一延迟光纤以及第一压电陶瓷，其组成方式为：第一1×2光耦合器的端口a作为所述第一个马赫‑曾德尔干涉仪的输入端口，与第一1×2光耦合器的输出端b连接的光纤均匀的缠绕在第一压电陶瓷上，然后与第二1×2光耦合器的端口d相连；第一1×2光耦合器的输出端c连接定长的第一延迟光纤，再连接到第二1×2光耦合器的输入端e；第二1×2光耦合器的端口f作为所述的第一个马赫‑曾德尔干涉仪的输出端口；以上所述的第二个马赫‑曾德尔干涉仪包括第三1×2光耦合器、第四1×2光耦合器，第二延迟光纤以及第二压电陶瓷，其组成方式为：经过传感光纤的光从第三1×2光耦合器输入端g输入，与第三1×2光耦合器的输出端i连接的光纤均匀的缠绕在第二压电陶瓷上，然后与第四1×2光耦合器的端口k相连；第三1×2光耦合器的输出端h连接定长的第二延迟光纤；再连接到第四1×2光耦合器的输入端j，第四1×2光耦合器的端口l作为所述第二个马赫‑曾德尔干涉仪的输出端口；所述的解调电路由预处理电路及数字处理电路组成，所述的预处理电路由放大电路，隔直电路，滤波电路组成，将光电探测器输出的模拟电信号经过放大，消去直流项以及滤波处理后，通过模数转换变成数字信号，在数字处理电路中采用基频混频的反正切‑微分自相乘算法解调振动信号。