[发明专利]一种光源噪声改善的光纤振动测量装置及方法

说明书

本公开提供一种光源噪声改善的光纤振动测量装置及方法，涉及光纤分布式振动测量领域，在光源噪声抑制前馈结构的前馈环路中，基于光纤干涉仪、90度光混频器得到相互正交的两路干涉光信号，分别输出给光电平衡探测器1和光电平衡探测器2，转换为两路干涉电信号，输出给跟踪器；使用光源噪声抑制前馈结构，对激光器输出的连续光进行相位噪声抑制，添加在经典的测量装置中，减小激光器相位噪声，进一步提高外界振动信号的测量精度。

技术领域

本公开涉及光纤分布式振动测量领域，特别涉及一种光源噪声改善的光纤振动测量装置及方法。

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，并不必然构成现有技术。

光时域反射测量技术是根据光的后向散射与菲涅耳反向原理，利用脉冲光波在光纤中传播时产生的后向散射光波来获取能量(幅度)衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的技术。

随着测量技术的不断改进，出现了如相位敏感光时域反射测量技术、振动测量技术和基于二次差分的测量方法；

发明人发现，对于依据二次差分的测量方法，当被测环境振动发生时，由于受到振动事件的影响，在振动点之后的传感光纤中都会携带振动信息，而振动点之前的传感光纤则未携带振动信息。因此可以选取间距为D_AB的A点和B点，通过相位做差初步消除由于激光器相位噪声对测量带来的不利影响，其中A点在振动点之后，携带振动信息，而B点在振动点之前，未携带振动信息。进一步，选取振动点之前间距为D_CD的C点和D点，进行相位做差，可以得到C、D两点之间的相位变化信息。通过计算间距D_AB和D_CD的比例关系，可以消除激光器相位噪声对传感系统的性能影响，实时补偿频率漂移引起的测量相位漂移，提高外界振动信号的测量精度，但是，其是一种数字信号处理方法，并未根本降低激光器相位噪声，难以进一步提高外界振动信号的测量精度。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种光源噪声改善的光纤振动测量装置及方法，通过在传统的相位敏感光时域反射测量测量装置中，增加频率跟踪前馈结构，减小出射激光的相位噪声，进一步提高外界振动信号的测量精度。

本公开的第一目的是提供一种光源噪声改善的光纤振动测量装置，采用以下技术方案：

前馈结构，获取连续光并分为两路，一路依次经过干涉仪、光电平衡探测器、跟踪器、前置放大器和压控振荡器后，与另一路共同输入单边带调制器，输出经过相位噪声抑制后的连续光；

测量结构，获取经过相位噪声抑制后的连续光并分为两路，一路经过声光调制器、光放大器和环形器后输入传感光纤，并将携带振动信息的后向瑞利散射光与另一路耦合后，经光电探测器后输出到处理器；

传感光纤，与环形器连接，获取沿光纤的环境振动信息。

进一步地，所述干涉仪将获取的一路连续光分为正交的两路干涉光信号，并分别输入第一光平衡探测器和第二光平衡探测器转化为两路干涉电信号后，输入跟踪器。

进一步地，跟踪器将获取的两路干涉电信号共同输入前置放大器后，驱动压控振荡器产生连续光信号输出到单边带调制器。

进一步地，连续光的另一路通过第一延迟光纤后输出到单边带调制器，干涉仪内设有第二延迟光纤，用于调节跟踪器获取的一阶差分的时间差。

进一步地，测试结构获取的连续光分为两路后，传感光纤获取一路连续光并通过环形器端口出射后向瑞利散射光，与另一路作为本地参考光的连续光进行耦合，产生相干信号。

本公开的第二目的是提供一种光源噪声改善的光纤振动测量方法，包括以下步骤：

获取连续光并在前馈结构内分为两路；