[发明专利]应力、温度和振动复合检测光纤传感器及信号处理方法

摘要

本发明实施例公开了一种应力、温度和振动复合检测光纤传感器及信号处理方法，将激光分为两束，第一束光中取部分光为本振光，剩余部分经声光调制器后由传感光纤首端入射，第二束光经电光调制器变频后，一部分从传感光纤尾端入射，另一部分作为参考光入射参考光纤；在传感光纤首端，背向传输的光通过滤波光栅，其中反射光与本振光干涉，被探测后经降频解调被采集为信号1，透射光中一部分直接被探测并采集为信号2，另一部分与参考光干涉，再被探测并采集为信号3；对信号1进行包络去噪，使用小波信息熵算法得到振动位置，对信号2进行拟合得到应力或温度分布，对信号3进行包络去噪，通过傅里叶变换得到振动频率。

主权项

1.一种应力、温度和振动复合检测光纤传感器，其特征在于，包括激光光源、第一、第二、第三、第四耦合器、声光调制器、环形器、传感光纤、下变频滤波电路、数据采集系统、上位机、电光调制器、辅助光纤、参考光纤、滤波光栅和第一、第二、第三光电探测器；所述激光光源产生连续窄线宽激光，经所述第一耦合器(2)分为Φ－OTDR探测光与BOTDA/MZI探测光，所述Φ－OTDR探测光进一步经所述第二耦合器(3)再产生Φ－OTDR本振光，所述Φ－OTDR探测光经所述声光调制器(4)调制为脉冲光，经由所述第一环形器(6)从所述传感光纤(7)正端入射，产生Φ－OTDR反射光；所述BOTDA/MZI探测光经由所述电光调制器(13)变频注入所述辅助光纤(16)，在所述辅助光纤末端经所述第三耦合器(17)再分为两部分，一部分从所述传感光纤末端入射，继续作为BOTDA/MZI探测光，另一部分入射进所述参考光纤，作为MZI参考光；在所述传感光纤(7)首端，所述滤波光栅(21)将所述Φ－OTDR反射光与所述BOTDA/MZI探测光分离，分离后的所述Φ－OTDR反射光与所述Φ－OTDR本振光干涉产生拍频信号，所述拍频信号被所述第一光电探测器捕捉，经由所述下变频滤波电路降频解调后由数据采集系统采集，送入上位机；分离后的所述BOTDA/MZI探测光经由所述第四耦合器分为两束，一束被所述第二光电探测器直接转换为电信号，经由所述数据采集系统采集，送入所述上位机，另一束与所述MZI参考光干涉，形成MZI干涉信号，被所述第三光电探测器直接转换为电信号，经由所述数据采集系统采集，送入所述上位机。