[发明专利]一种基于光纤FP干涉的双通道测振方法和装置

说明书

本发明具体涉及一种基于光纤FP干涉的双通道测振方法和装置，方法：第一光信号分光得到第二光信号和第三光信号，第三光信号经过光纤环形器得到第四光信号，第四光信号经第一对象形成第五光信号，第二光信号经第二对象形成第六光信号，第五光信号和第六光信号转换的第一电信号和第二电信号进行区域的希尔伯特转换，做商后通过反正切函数获得待测物体的相位信息；对相位信息进行求解获得振动幅值和振动频率。装置：激光器、光纤耦合器、光纤环形器、第一光学镜头、第二光学镜头、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡和上位机。本发明的方法提高了效率并减小了位移重构误差；本发明的装置功耗低、结构简单、操作简便且价格低廉，成本较低。

技术领域

本发明属于振动检测领域，具体涉及一种基于光纤FP干涉的双通道测振方 法和装置。

背景技术

光干涉是由于两束光波相遇导致光场强度重新排布。双光束或者多光束形 成干涉的条件是：光频率一致；光矢量(电场强度矢量E)振动方向一致；相位差 恒定。光纤振动传感技术是指将位移、速度、温度等外界物理量转为有变化规 律的光强、电压、电流等信号，它的核心是振动传感，而振动传感的目的是将 待测物体的振动信息转化为另一种与振动相关且容易测量的物理量，然后通过 光纤传输经过光电转化进一步转为光量或电量上的变动，由此反映出待测振动 物体的振动信息。对于双光束干涉来说，双光束干涉进行多次分光，对光源选 择要求高且功耗大，双光束光路复杂性高，与双光束干涉相比，光纤FP干涉仪 具有小体积、高精度、高灵敏、响应快并且制作简易，功耗低的优点。目前对 于应用光纤FP干涉仪进行对振动源的测量受到国内外学者的广大关注和重视， 并有很多研究人员已经提出了光纤FP干涉仪的应用，如通过FP干涉光谱中相邻 两个峰之间的波长差值与干涉腔长度之间的关系实现小位移测量；在非本征型 光纤FP干涉仪的传感臂内利用了双腔产生正交相移干涉条纹对动态位移的测 量；基于FP传感器，利用抛光光纤和调制激光光源对MEMS器件面内位移的测 量；具有高分辨率、高动态范围、高速度和绝对测量能力的光纤FP加速度计等 等。

但是现有技术中，基于光纤FP干涉的测量应用，单PD采集处理两路信号存 在频谱混叠，解调复杂，彼此不独立且结构相对复杂等问题。基于双光束干涉 中存在较高复杂性的光路问题。例如中国专利局公开的，公开号为 CN108458654A，名称为基于双通道正交锁相解调的光学非线性误差测量方法 和装置的技术方案，其装置较为复杂。中国专利局公开的，公开号为 CN209690345U，名称为基于多通道激光干涉测仪的测速测量精度检测系统的技术方案，其设备复杂度相对较高，光路复杂度较高。中国专利局公开的，公 开号为CN112414566 A，名称为基于迈克尔逊干涉的太赫兹波长双路测量装置 的技术方案，其存在分光效率低的问题，光路复杂度高，不具有简易化、集成 化的优点。中国专利局公开的，公开号为CN 108152323 A，名称为双路激光干 涉精确测量金属棒热膨胀系数的装置的技术方案，其使用双光源，装置相对复 杂。中国专利局公开的，公开号为CN 110057439 A，名称为一种基于F-P干涉 的低谐振偏心光纤声敏传感装置的技术方案，其装置将一路光作为参考光，与 本发明相比，该装置不能够测量两路待测物体的待测信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤FP干涉的双通道测振方法和装置，其 仅含一个光源，使用双光电探测器检测干涉信号，降低了两路位移重建的复杂 性。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

即一种基于光纤FP干涉的双通道测振方法，其特征在于步骤如下：

S100：被测试的双路振动对象分别为第一对象和第二对象，激光发射器发 射第一光信号，第一光信号经过光纤耦合器分光得到第二光信号和第三光信 号，第三光信号经过光纤环形器得到第四光信号，第四光信号经第一对象形成 第五光信号，第二光信号经第二对象形成第六光信号，第五光信号和第六光信 号为FP干涉信号，第五光信号和第六光信号分别经过第一光电探测器、第二光 电探测器利用光电效应形成第一电信号和第二电信号；