[发明专利]一种基于双迈克尔逊干涉仪的光纤分布式扰动传感系统

说明书

本发明公开了一种基于双迈克尔逊干涉仪的光纤分布式扰动传感系统，主要包括双波长光源、光强度调制器、光隔离器、光分束器、第一个波分复用器、第二个波分复用器、第一个迈克尔逊干涉仪、第二个迈克尔逊干涉仪、第一个扰动信号解调模块、第二个扰动信号解调模块、扰动信号定位模块、扰动传感光纤、光信号传输光纤。本发明针对光纤分布式扰动传感器对减少光纤资源占用和降低信号检测噪声的需求，采用一根扰动传感光纤即可实现扰动信号的监测和定位，增加一根光信号传输光纤即可实现长距离管道、陆地光缆或海缆等的扰动信号监测和定位，光纤资源占用少，适用于光纤资源紧张的应用场合。

技术领域

本发明涉及光纤传感的领域，具体涉及一种基于双迈克尔逊干涉仪的光纤分布式扰动传感系统。

背景技术

光纤分布式扰动传感系统往往采用光学干涉测量技术，能测量整个光纤长度维度上的相位扰动信号随时间的变化，具有灵敏度高、检测距离远、易于安装维护等优点，在周界安防、管道监测、海缆监测等领域具有广泛的应用。光纤分布式扰动传感系统常采用各种干涉仪及其组合实现扰动检测和定位，如双萨格奈克干涉仪(专利CN101487723)、双马赫-曾德干涉仪(专利CN101008583)等。专利CN101008583提出的基于双向马赫-曾德干涉仪的分布式扰动传感系统，利用扰动信号在双向马赫-曾德干涉仪的两臂上传输的时间差，得到扰动点的位置，灵敏度较高，实时性强，但应用于远距离分布式扰动检测时，应考虑马赫-曾德干涉仪双臂偏振态差异导致的干涉信号衰弱问题，需要在光路系统中增加偏振控制，如专利CN103149639所述。且此分布式扰动传感系统需要4根光纤实现信号检测和传输，其中两根光纤作为干涉仪双臂传感光纤，另两根光纤作为信号传输光纤。实际工程应用中通信光缆和海底光缆中光纤资源越来越紧张，过多的光纤占用可能会遇到光纤分配的困难。专利CN104729548提出了一种改进型的基于双向马赫-曾德干涉仪的分布式扰动传感系统，采用环形器替代部分光纤耦合器，可以采用3根光纤实现信号检测和定位，减少了光纤资源占用。对于所有上述基于双马赫-曾德干涉仪的分布式扰动传感系统，由于采用相同光源分路后相向传输方式，其中一个方向传输光的背向散射光会叠加至另一方向的干涉光信号中，导致干涉信号解调噪声增大，削弱了系统对微弱扰动信号的探测能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于双迈克尔逊干涉仪的光纤分布式扰动传感系统。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种基于双迈克尔逊干涉仪的光纤分布式扰动传感系统，主要包括双波长光源、光强度调制器、光隔离器、光分束器、第一个波分复用器、第二个波分复用器、第一个迈克尔逊干涉仪、第二个迈克尔逊干涉仪、第一个扰动信号解调模块、第二个扰动信号解调模块、扰动信号定位模块、扰动传感光纤、光信号传输光纤，双波长光源、光强度调制器、光隔离器和光分束器的输入输出端口依次相连，第一个波分复用器和第二个波分复用器的PASS端分别与光分束器的两个输出端口相连，第一个波分复用器和第二个波分复用器的REFLECT端分别与第一个扰动信号解调模块和第二个扰动信号解调模块相连，第一个迈克尔逊干涉仪的两个端口分别与第一个波分复用器的COMMOM端和扰动传感光纤的一端相连，第二个迈克尔逊干涉仪的两个端口分别与扰动传感光纤的另一端和光信号传输光纤的一端相连，光信号传输光纤的另一端与第二个波分复用器的COMMOM端相连，第一个扰动信号解调模块和第二个扰动信号解调模块的输出与扰动信号定位模块的输入相连。

所述第一个迈克尔逊干涉仪和第二个迈克尔逊干涉仪由50/50光纤耦合器、第一个90°法拉第旋转镜、光纤延迟线圈和第二个90°法拉第旋转镜组成，第一个迈克尔逊干涉仪和第二个迈克尔逊干涉仪具有相同的干涉臂长差。

所述双波长光源出射光包括两个波长，两个波长分别与第一个波分复用器和第二个波分复用器的PASS端传输波长匹配。

所述光强度调制器的类型包括电光调制器、声光调制器、光开关。