[发明专利]一种基于光电振荡器的振动传感装置

摘要

本发明公开了一种基于光电振荡器的振动传感装置，包括激光器、一分二的光耦合器、光移相器、传感头、偏振控制器、马赫‑增德尔调制器、二合一的光耦合器、储能光纤、光电探测器、带通滤波器、射频放大器、3dB功分器、参考振荡器、混频器、低通滤波器、模数转换器和上位机。本发明采用光纤马赫增德尔调制器的一臂作为传感头，能够提高振动信号检测的灵敏度，提高检测精度。与其他无源光纤传感器相比，本发明装置将振动信息编码在振荡信号的频率上而非强度上，因此对光源功率波动的影响不敏感；与基于光纤激光器的光纤传感器方案相比，本发明装置的灵敏度更高，且其灵敏度与振荡频率无关，可采用低成本的低频器件实现，实用性强。

主权项

一种基于光电振荡器的振动传感装置，其特征在于，包括：激光器、一分二的光耦合器、光移相器、传感头、偏振控制器、马赫‑增德尔调制器、二合一的光耦合器、储能光纤、光电探测器、带通滤波器、射频放大器、3dB功分器、参考振荡器、混频器、低通滤波器、模数转换器和上位机；其中：所述的激光器用于产生激光；所述一分二的光耦合器用于将所述的激光分为传感光路和参考光路；所述的光移相器利用解调电压信号对所述传感光路的光载波进行移相；所述的传感头用于拾取外部振动信息，从而对光移相器输出传感光路的光载波进行相位调制，得到含有振动信息的相移光载波信号；所述的偏振控制器用于调节参考光路的偏振态；所述的马赫‑增德尔调制器用于将3dB功分器输出的一路振荡信号B调制到偏振控制器输出的参考光路的光载波上，得到抑制光载波的正负一阶边带光信号；所述二合一的光耦合器用于将所述的相移光载波信号和正负一阶边带光信号合成为一路相移载波双边带调制光信号；所述的储能光纤用于对所述的相移载波双边带调制光信号进行延时；所述的光电探测器用于将延时后的相移载波双边带调制光信号转换成振荡信号A；所述的带通滤波器用于对所述的振荡信号A进行带通滤波；所述的射频放大器用于对滤波后的振荡信号A进行功率放大；所述的3dB功分器用于将放大后的振荡信号A分为等功率的两路振荡信号B，一路送至马赫‑增德尔调制器的射频输入口，另一路送至混频器；所述的参考振荡器用于产生与振荡信号B频率相同的参考振荡信号；所述的混频器用于使振荡信号B与参考振荡信号进行鉴相，输出一路低频的鉴相信号；所述的低通滤波器用于对所述的鉴相信号进行低通滤波，得到解调电压信号；所述的模数转换器用于对所述的解调电压信号进行模数转换，得到数字信号；所述的上位机用于对所述的数字信号进行解析，提取得到振动信息；所述的激光器、一分二的光耦合器、光移相器、传感头、偏振控制器、马赫‑增德尔调制器、二合一的光耦合器、储能光纤、光电探测器、带通滤波器、射频放大器和3dB功分器组成一光电振荡器；所述的光电振荡器、参考振荡器、混频器和低通滤波器组成了一锁相环，其用于解调光电振荡器输出的调频信号；参考振荡器的频率等于光电振荡器无传感信号时的自由振荡频率；带通滤波器采用窄带带通滤波器，其带宽小于光电振荡器的基模频率；所述一分二的光耦合器与光移相器组成了一个Y波导相位调制器。