[发明专利]一种相位差解调式光纤位移测量方法及仪器

摘要

一种相位差解调式光纤位移测量仪器及方法，属于光纤传感技术领域。该系统包括触摸屏、控制与信号处理电路、激光二极管、光纤分束器、测量通道光纤耦合器、测量光纤、参考通道光纤耦合器、参考光纤、测量通道光电二极管和参考通道光电二极管。在测量光纤上选取两点固定于待测结构，待测结构的位移量转换为测量光纤长度的变化量，用于温度补偿的参考光纤同时铺设在待测结构表面，高频调制激光在测量光纤和参考光纤端面反射的信号光之间的相位差正比于两根光纤之间的长度差，通过高精度相位差解调实现对待测结构绝对位移的高分辨率和大动态范围测量。本发明将位移测量中高精度光纤长度测量转换为相对简单的两束信号光的相位差测量，仅采用低成本的光电子、电子器件和普通单模光纤，为结构健康监测中的位移测量提供了一种极具竞争力的技术方案。

主权项

1.一种相位差解调式光纤位移测量方法，高频调制激光在测量光纤和参考光纤端面反射的信号光之间的相位差正比于两根光纤之间的长度差，通过相位差解调实现待测结构的绝对位移测量；其特征在于，步骤如下：首先，控制与信号处理电路(2)接收触摸屏(1)输入的控制指令后，产生的高频正弦信号对激光二极管(3)进行电流调制；所述的激光二极管(3)发射的强度调制激光被光纤分束器(4)分成两束，入射到测量通道光纤耦合器(5)和参考通道光纤耦合器(7)后，分别入射到测量光纤(6)和参考光纤(8)中；从测量光纤(6)和参考光纤(8)端面反射的部分信号光分别经测量通道光纤耦合器(5)和参考通道光纤耦合器(7)后，再分别入射到测量通道光电二极管(9)和参考通道光电二极管(10)；两个通道的信号光经过各自的光纤链路后，产生与光纤链路长度相关的相移；控制与信号处理电路(2)采集测量通道光电二极管(9)和参考通道光电二极管(10)转换的电信号，进行高精度相位检测，分别得到两路光信号的相位；控制与信号处理电路(2)将得到的两路相位进行减法计算，根据相位差、光速和光纤折射率再计算出测量光纤(6)和参考光纤(8)之间的相对长度，即绝对位移量；最后，控制与信号处理电路(2)将解调结果显示于触摸屏(1)。