[发明专利]Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统及其时域定位方法

权利要求书

1.一种Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统，包括一个光源(1)、一个信号处理 系统(12)、一个Sagnac干涉仪和一个Mach-Zehnder干涉仪，其特征在于所述Sagnac干 涉仪和Mach-Zehnder干涉仪通过一个第二耦合器(3)形成嵌套结构；所述嵌套结构是： 由一个第一耦合器(2)的p2端口通过一根传感光纤(5)与所述第二耦合器(3)的p2 端口相连，所述第二耦合器(3)的p1端口通过一根非传感光纤(6)与所述第一耦合器 (2)的p3端口相连，构成所述Sagnac干涉仪；所述第一耦合器(2)的p2端口通过所 述传感光纤(5)、所述第二耦合器(3)的p2端口、所述第二耦合器(3)的P4端口、第 一连接光纤(7)与第三耦合器(4)的p2端口相连，构成所述Mach-Zehnder干涉仪的干 涉臂，所述第一耦合器(2)的p3端口通过所述非传感光纤(6)、所述第二耦合器(3) 的p1端口、所述第二耦合器(3)的P3端口、第二连接光纤(8)与第三耦合器(4)的 p3端口相连，构成所述Mach-Zehnder干涉仪的参考臂；所述光源(1)经由所述第一耦 合器(2)的p1端口输入所述Sagnac干涉仪；所述Sagnac干涉仪的输出经由所述第一耦 合器(2)的p4端口先进入一个第一光电探测器(9)，经一个数据采集系统(11)，最后 进入所述信号处理系统(12)；所述Mach-Zehnder干涉仪的输出经由所述第三耦合器(4) 的p1端口先进入一个第二光电探测器(10)，也经所述数据采集系统(11)，最后进入信 号处理系统(12)；所述第一耦合器(2)、第二耦合器(3)和第三耦合器(4)都是3dB 耦合器，且它们的p1端口与p2端口及p3端口与p4端口是直通的，p1端口与p3端口及 p2端口与p4端口是交叉耦合的。

2.根据权利要求1所述的Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统，其特征在于只有 Sagnac干涉光纤环的一半作为传感光纤(5)，其长度远远大于第一连接光纤(7)和第二 连接光纤(8)的长度，且第一连接光纤(7)和第二连接光纤(8)的长度相等。

3.根据权利要求1所述的Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统，其特征在于所述 数据采集系统(11)对第一光电探测器(9)和第二光电探测器(10)的数据是实时、同 步采集的。

4.一种Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统时域定位方法，用于对权利要求1所 述Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统时域相关定位，其特征在于首先由数据 采集系统(11)同步采集Sagnac干涉仪和Mach-Zehnder干涉仪的输出信号；然后信号处 理系统(12)计算两路干涉信号的互相关函数；由互相关曲线的最大值点的延迟时间确定 扰动传播到第一耦合器(2)所用的时间τ_l；最后算得扰动距离第一耦合器(2)的距离l＝cτ_l/n， 其中c为光在真空中的传播速度，n为光纤纤芯的折射率。