[发明专利]一种基于平衡检测的光纤传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤传感系统，特别涉及一种基于平衡检测的光纤传感系统。

背景技术

基于光纤光缆的光纤传感系统，具有同时获取在监测光纤光缆敷设区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，适用于长距离光纤光缆系统的分布式侦听检测领域。该传感系统主要用于检测定位应力、应变和振动，对需要防护重要区域、目标如：军事重地、管制区域、各种重要管线以及重要国境线进行入侵预警和监视并提供精确定位。

马赫-泽德干涉型光纤传感系统的传感部分是一种典型的马赫-泽德干涉仪。现有技术中的基本结构如图1所示，2×2耦合器106和108、光纤(或光缆)107构成马赫-泽德干涉仪。光发射机102发射的光信号被1×2功分器104分成两束光，其中一束光经106、107、108、1×2功分器105后被光电转换接收器103接收，另一束光经105、108、107、106后被光电转换接收器101接收，通过处理101、103接收到的信号，可获得外场变化信息，定位应力、应变或振动发生的位置。

由光发射机102发射的光信号分为沿两个相反方向传输的光，如果传感光纤(或光缆)107的某部分受到外力作用产生形变或振动，那么在107中传输的光信号的相位会发生变化。通过检测两个方向的光信号波形变化的时间差，即可计算出应力、应变或振动发生的位置。

图1中所示现有技术中，光电转换接收机101、103采用单一的光电转换检测器。这种结构存在光电转换检测器输出的直流信号较高、输出的交流信号受偏振的影响、系统检测扰动位置时准确度较差；在长距离应用中灵敏度比较低等缺点。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于平衡检测的光纤传感系统，包括光信号的收发部分、耦合模块1、引导光纤(或光缆)、耦合模块2和传感光纤(或光缆)，其中传感光纤(或光缆)与耦合模块2一起构成马赫-泽德(Mach-Zehnder)干涉仪，耦合模块1连接到光信号的收发部分，引导光纤(或光缆)将耦合模块2分别连接到耦合模块1和光信号的收发部分，所述光信号接收部分采用两个光电转换器组成平衡检测接收器，在两个方向相反的传输方向上，同时接收来自耦合模块2以及来自耦合模块1的光信号，消除了光信号直流部分及偏振引起的幅度漂移，提高了接收信号的强度和系统灵敏度。

所述耦合模块1包括一个1×2或2×2的功分器和两个环行器，功分器用于将输入光分成顺时针和逆时针发射光信号，光环行器用于分离发射光信号和其中一路接收光信号。

所述引导光纤(或光缆)分别把耦合模块2连接到耦合模块1和光信号收发部分，将光信号传送到传感光纤(或光缆)以及接收传感光纤(或光缆)的光信号。

所述耦合模块2包括两个2×2的功分器，分别将顺时针和逆时针发射光信号分成两路干涉信号，同时把从反方向来的干涉光信号进行耦合，输出两路，一路送到耦合模块1，一路送到光信号收发部分传感光纤(或光缆)与耦合模块2一起构成马赫-泽德(Mach-Zehnder)干涉仪，探测扰动参量的变化。

传感光纤(或光缆)通过两根光纤与耦合模块2相连接来实现。

所述的光纤传感系统，耦合模块1、引导光纤(或光缆)和耦合模块2部分可以相互独立或成为一个整体。

所述的光纤传感系统，引导光纤(或光缆)和传感光纤(或光缆)可以相互独立或在同一根光缆中。

本发明的有益效果在于，采用环行器进行发射和接收光信号的分离，减少了光功率的损耗，采用平衡检测光电转换接收器、平衡检测技术进行光电转换，消除光信号直流部分及偏振引起的幅度漂移，增大了光信号中有用的交流交流部分，提高了光纤系统的灵敏度，减小了平衡检测信号受光信号偏振的影响，扩展了光纤传感系统的监测范围。

附图说明

图1为现有技术中光纤传感系统结构；

图2为本发明实施例1的光纤传感系统结构示意图；

图3为本发明实施例2的光纤传感系统结构示意图；

具体实施方式

本发明提供一种光纤传感系统结构。以下结合附图对本发明进行详细说明。

实施例一

本发明提供一种光纤传感系统，如图2所示，该系统包括光信号的收发部分201、耦合模块1202、引导光纤(或光缆)203、耦合模块2204和传感光纤(或光缆)205，205形成一环形，与其它部分形成一封闭区域。