[发明专利]光纤干涉仪多参数的综合测量系统

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感领域，特别涉及一种光纤干涉仪多参数的综合测量系统，该系统采用最小平方和法通过多参数拟合来直接获取光纤干涉仪的可见度、调制幅度和初始相位差等基本参数，从而实现对光纤干涉仪多参数的综合测量。

背景技术

光纤传感目前已广泛使用在大型结构安全监测、井下安全监测、海洋油气探测、地震检波等领域。光纤传感根据光学测量的不同，分为强度型、相位型、偏振型、波长型等，其中光纤的相位测量具有灵敏度度高，动态方位大等优点，可用于微弱信号的测量。

光纤相位测量离不开光纤干涉仪，常用的两种结构包括马赫-曾德干涉仪和干涉仪。光纤干涉仪输出的信号可表示为I(t)＝I₀[1+κcosφ(t)]，对于不同相位初始位置，比如π/2的奇数倍或者偶数倍位置，光干涉信号随相位差的变化敏感程度不同，为了消除这种影响，人们提出了很多中方法，其中相位生成载波法(PGC)就是其中一种。

PGC法需要在干涉仪上引入高频相位调制，这时干涉仪输出信号的表达式为其中κ为干涉仪的可见度，C为调制幅度，为干涉仪的初始相位差。上述参数的精确测量对解调干涉相位信号φ(t)。对于C值的测量，因此早期人们直接采用人眼观察的方法，因为不同C值对应不同的干涉条纹，但误差较大，并且随着初始相位的漂移，干涉条纹是不稳定的。虽然已经提出在解调算法中通过一定的方法实现消除C值对解调结果的影响，但之前提出的方法中由于在计算过程中引入了大量的除法运算，并且在这些运算过程中被除数会周期性的出现零点，进而导致运算中会出现跳变并产生很大的计算误差。关于κ值的测量，需要引入大的相位调制幅度，即C值大于2π时，才能通过表达式κ＝(I_max-I_min)/(I_max+I_min)计算得出。而关于初始相位的测量，目前尚未见到关于初始相位测量的相关报道。

综上所述，为了解决上述光纤干涉仪的可见度、调制幅度和初始相位差等参数测量所面临的问题，目前需要一种光纤干涉仪多参数的综合测量系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光纤干涉仪多参数的综合测量系统，通过采用最小平方和法进行多参数拟合直接获得光纤干涉仪可见度、调制幅度和初始相位差的测量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种光纤干涉仪多参数的综合测量系统，包括：

一窄线宽可调谐半导体激光器，其用于提供传输用的信号光；

一光隔离器，其输入端与窄线宽可调谐半导体激光器的输出端连接；

一干涉仪，其端口1与光隔离器的输出端连接，用于减小瑞利散射光对激光器的影响，以保护激光器长时间稳定的工作；

一载波电路，其输出端与干涉仪的端口3连接，用于提供干涉仪中PZT调制信号；

一光电探测器，其输入端与干涉仪的端口2连接；

一数据采集卡，其输入端与光电探测器的输出端连接，用于将接收到的光信号转换为电信号；

一数据处理机，其输入端与数据采集卡的输出端连接，用于将数据采集卡采集到的数字信号进行处理，以可见度、调制幅度和初始相位差作为待定参数，采用非线性最小平方和拟合给出上述参数值。

本发明具有以下有益效果：

该系统对光纤干涉仪可见度、调制幅度和初始相位差等参数的测量过程简单，可以通过单次计算获得上述所有参数，无需对上述参数逐一测量；消除了对测量可见度对调制幅度大于2π的前提要求，消除了测量相位调制幅度可能因除法引起的跳变及误差，并且可以实时测量干涉仪初始相位的变化情况。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实例和附图对本发明作一详细的描述，其中：

图1是本发明提供的光纤干涉仪多参数的综合测量系统的连接图；

图2是本发明提供的光纤干涉仪多参数的综合测量系统测得的干涉仪可见度。

图3是本发明提供的光纤干涉仪多参数的综合测量系统测得的干涉仪C值。

图4是本发明提供的光纤干涉仪多参数的综合测量系统测得的干涉仪初始相位。

具体实施方式

请参照附图1，本发明提供一种光纤干涉仪多参数的综合测量系统，包括：

窄线宽可调谐半导体激光器a，其用于提供传输用的信号光。