[发明专利]基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法

权利要求书

1.基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、驱动光纤激光器发射光信号；所述光信号由第一保偏耦合器的一条支路进入非平衡马赫-曾德干涉仪，生成携带激光器非线性相频噪声特性的光拍信号；所述光拍信号经光电转换后进入光学锁相环，产生锁相控制信号；

S2、所述锁相控制信号驱动所述光纤激光器发射高相干高线性扫频激光；所述高相干高线性扫频激光由所述第一保偏耦合器的另一条支路进入光频域反射仪的测量臂和参考臂，根据FBG光纤获取待测量声波的回波信号，产生第一拍频电信号；

S3、将所述第一拍频电信号经过采集卡转换为数字信号；将所述数字信号进行相位解调，获取所述待测量声波的相位变化信息；

所述步骤S1包括：

S11、驱动光纤激光器发射光信号；

S12、所述光信号由第一保偏耦合器的一条支路经第二保偏耦合器分成两路，一路经过非平衡马赫-曾德干涉仪的测量臂生成第一测量信号，所述第一测量信号经延迟光纤产生延时信号；另一路连接非平衡马赫-曾德干涉仪的参考臂，所述非平衡马赫-曾德干涉仪的参考臂经声光移频器生成第一参考信号；

S13、所述延时信号与所述第一参考信号形成干涉，经第三保偏耦合器生成携带激光器非线性相频噪声特性的光拍信号；所述光拍信号经第一光电探测器进行光电转换，生成第二拍频电信号；

S14、所述第二拍频电信号进入光学锁相环，产生锁相控制信号；

所述步骤S2中，所述高相干高线性扫频激光由所述第一保偏耦合器的另一条支路进入光频域反射仪的测量臂和参考臂，根据FBG光纤获取待测量声波的回波信号，产生第一拍频电信号，包括：

S21、所述高相干高线性扫频激光由所述第一保偏耦合器的另一条支路经第四保偏耦合器分成两路，一路经过光频域反射仪的测量臂，生成第二测量信号；另一路经过光频域反射仪的参考臂，生成第二参考信号；

S22、所述第二测量信号经过保偏环形器到达FBG光纤；所述FBG光纤产生待测量声波的回波信号；

S23、所述回波信号与所述第二参考信号经第五保偏耦合器在第二光电探测器处产生第一拍频电信号。

2.如权利要求1所述的基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法，其特征在于，所述FBG光纤的光栅间距与所述光频域反射仪的空间分辨率相匹配。

3.如权利要求1所述的基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法，其特征在于，所述第一保偏耦合器的功率按照99:1的功率分配比例，将1％的所述光信号由所述第一保偏耦合器的一条支路进入非平衡马赫-曾德干涉仪；将99％的所述高相干高线性扫频激光由所述第一保偏耦合器的另一条支路进入光频域反射仪。

4.如权利要求1所述的基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法，其特征在于，所述第二保偏耦合器的功率按照90:10的功率分配比例，将所述光信号分成两路，90％的部分经过所述非平衡马赫-曾德干涉仪的测量臂生成第一测量信号；10％的部分连接所述非平衡马赫-曾德干涉仪的参考臂。

5.如权利要求1所述的基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法，其特征在于，所述第四保偏耦合器的功率按照90:10的功率分配比例，将所述高相干高线性扫频激光分成两路，90％的部分经过所述光频域反射仪的测量臂，生成第二测量信号；10％的部分经过所述光频域反射仪的参考臂，生成第二参考信号。

6.如权利要求1所述的基于相位解调光频域反射仪的分布式光纤声波测量方法，其特征在于，所述光纤激光器为窄线宽光纤激光器。