[发明专利]传感探头、抑制偏振衰落的光纤干涉装置及方法

说明书

本公开提供了一种传感探头、抑制偏振衰落的光纤干涉装置及方法。其中，一种传感探头，包括密封腔，密封腔内设置有传感膜片、第一环形器和第一法拉第旋镜；传感膜片用于感知外界声波振动信号；传感膜片上还设有凸台以增加传感探头的灵敏度；传感膜片上设有传感光纤环，传感光纤环一端与输入光纤相连，另一端与第一环形器的第一端口相连，第一环形器的第二端口与第一法拉第旋镜相连；第一环形器的第三端口输出感知外界声波振动信号变化的探测光。

技术领域

本公开属于光纤干涉装置领域，尤其涉及一种传感探头、抑制偏振衰落的光纤干涉装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

光纤干涉广泛应用于各种外界信号的测量中，比如振动、温度、应力等，它的原理是根据外界物理量的变化导致干涉光的相位变化，通过检测干涉光的相位变化量实现对外界物理量的测量。于是对于稳定干涉光的获取就成了实现外界物理量准确测量的关键。

马赫-曾德尔光纤干涉结构在振动信号测量中有着广泛的应用，但是当光纤受到外界干扰时，由于光纤的双折射效应，在普通单模光纤中的偏振态会随机变化，导致检测信号的随机衰落，特别是当光纤干涉仪两臂中光的偏振态相正交时，干涉仪输出的干涉信号为零，所以偏振诱导信号衰落已经成为影响干涉型光纤传感器信号测量的严重问题。发明人发现，目前，研究者普遍采用在单模光纤上加装偏振控制器来抑制偏振衰落，虽然具有一定的成效，但是增加了系统成本并且会有明显的迟滞现象。浙江大学的周效东等人通过对分集检测技术消除干涉型光纤传感器偏振诱导信号衰落进行了理论分析和仿真研究，但是需要三路检测器同时进行检测，系统比较麻烦。此外还有偏振态调制技术，但这种方法会明显降低系统信噪比。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供一种传感探头、抑制偏振衰落的光纤干涉装置及方法。

本公开的第一方面提供一种传感探头，其能够避免外界环境的干扰，使得探知声波信号更加准确。

本公开的第二方面提供一种抑制偏振衰落的光纤干涉装置，其利用法拉第旋镜和环形器相结合的方式来抑制在光纤干涉结构中的偏振衰落，能够有效抑制偏振衰落，提高系统的信噪比和稳定性，实现对振动信号的准确测量。

本公开的第三方面提供一种抑制偏振衰落的光纤干涉装置的工作方法，其利用法拉第旋镜和环形器相结合的方式来抑制在光纤干涉结构中的偏振衰落，能够有效抑制偏振衰落，提高系统的信噪比和稳定性，实现对振动信号的准确测量。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面的一种传感探头，包括：

密封腔，密封腔内设置有传感膜片、第一环形器和第一法拉第旋镜；传感膜片用于感知外界声波振动信号；传感膜片上还设有凸台以增加传感探头的灵敏度；传感膜片上设有传感光纤环，传感光纤环一端与输入光纤相连，另一端与第一环形器的第一端口相连，第一环形器的第二端口与第一法拉第旋镜相连；第一环形器的第三端口输出感知外界声波振动信号变化的探测光。

作为一种实施方式，所述传感膜片采用圆形弹性膜片。

上述技术方案的优点在于，本实施例采用圆形弹性膜片来检测声波振动信号，这样只检测圆形弹性膜片中心的受压形变量，可以在微弱的声波信号下发生形变，并进而使得粘贴在弹性膜片上传感光纤环产生应变，提高声波信号检测的准确性。

作为一种实施方式，所述凸台为圆形凸台，所述圆形凸台与圆形弹性膜片的圆心重合。

上述技术方案的优点在于，本实施例的凸台形状为与弹性膜片同圆心的圆形凸台，作用是为了增加传感膜片探知声波信号的灵敏度。

作为一种实施方式，所述密封腔为金属圆筒。