一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置和方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116026447A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211659833.X(22)申请日2022.12.23(71)申请人之江实验室地址311121浙江省杭州市余杭区之江实验室南湖总部(72)发明人王建国马玲梅胡威旺李彩云庄逸洋郑洪坤(74)专利代理机构北京志霖恒远知识产权代理有限公司11435专利代理师戴莉(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置和方法(57)摘要一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置和方法，由窄线宽激光器、1x2光纤耦合器、声光调制器、电光调制器、光纤放大器、光环形器、偏振分束器、光电探测器、AD转换模块和数据处理模块构成。通过调节电光调制器的偏置电压和输入驱动信号的幅度，调制出包含多种不同频率的光脉冲信号，经放大器放大后输入被测光纤，沿光纤返回的瑞利散射信号经由偏振分束器分成偏振态不同的光，每一路光信号再和同样经过偏振分束器的本振光波干涉，对获得的每路干涉信号进行模数转换、频率分离、挑选、解相位、单频加权平均和多频平均算法处理后，得到衰落被有效抑制的相位信号，本发明能够有效地同时抑制分布式声波传感系统中的偏振衰落和相干衰落。CN116026447ACN116026447A权利要求书1/2页1.一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的窄线宽激光器、第一光纤耦合器、声光调制器、电光调制器，光纤放大器、光环形器、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、AD模数转换模块和数据处理模块；所述窄线宽激光器发出的光经第一光纤耦合器分成光束a和光束b，其中光束a经过声光调制器、电光调制器、光纤放大器调制后进入光环形器，经过光环形器输出到传感光纤，传感光纤返回的携带振动信息的瑞利散射光经过第二偏振分束器被分成Pa光和Sa光；光束b经过第一偏振分束器后被分为振动方向互相垂直的Pb光和Sb光；所述Pa光和Pb光经过第二光纤耦合器耦合后被第一光电探测器接收，再通过AD模数转换模块转换成数字信息发送给数据处理模块处理；所述Sa光和Sb光经过第三光纤耦合器耦合后被第二光电探测器接收，再通过AD模数转换模块转换成数字信息发送给数据处理模块处理。2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：所述光环形器的输出信号端连接被测光纤，返回信号端连接第二偏振分束器。3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：所述声光调制器的应用波长与所述窄线宽激光器的中心波长一致，移频频率fa大于100M，消光比大于40dB。4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：经过所述电光调制器调制后的光信号频率出现至少一个倍频调制现象。5.根据权利要求1所述的一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：所述数据处理模块包含不同带通滤波器的组合，其通带频率将声光调制器和电光调制器互相组合的多个频率分别滤出。6.根据权利要求1所述的一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：所述第一光纤耦合器为1×2光纤耦合器，所述第二光纤耦合器和第三光纤耦合器为2×2光纤耦合器，所述第一光纤耦合器的分光比为90:10，90%一路为光束a，10%一路为光束b。7.根据权利要求1所述的一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制装置，其特征在于：所述第一偏振分束器和第二偏振分束器为一分二双态偏振分束器或一分三三态偏振分束器。8.一种分布式光纤声波传感系统的偏振衰落抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：窄线宽激光器输出频率为f0的连续光，经第一光纤耦合器分成光束a和光束b，光束b作为本振光输入到第一偏振分束器后被分为振动方向互相垂直的Pb光和Sb光，光束a输入到电光调制器，假设电光调制器驱动频率为fe，产生的最大可用高次谐频为2fe，则经过电光调制器调制的光束a信号频率包括f0‑2fe，f0‑fe，f0，f0+fe和f0+2fe五种；S2：从电光调制器输出的光束a信号经光纤传输到声光调制器进行二次调制，假设声光调制器是移频频率为fa，则调制后的光束a信号为有一定宽度的脉冲光，并且光束a信号的频率包括f0‑2E+fa，f0‑E+fa，f0+fa，f0+E+fa和f0+2E+fa五种；S3：不同频率的光束a经光纤放大器放大后，通过光环形器输出到传感光纤，传感光纤返回的携带振动信息的瑞利散射光经第二偏振分束器后被分为Pa光和Sa光；S4：瑞利散射光的Pa光和本振