低频分布式光纤传感系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115950460A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211170815.5(22)申请日2022.09.23(71)申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号(72)发明人徐团伟马丽龙曹凯姜英豪谢亚宁邓棣珉李芳(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021专利代理师樊晓(51)Int.Cl.G01D5/353(2006.01)G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称低频分布式光纤传感系统(57)摘要一种低频分布式纤传感系统，包括：光源模块，用于产生连续相干光信号；第一强度调制器，用于将连续相干光信号光调制为第一单脉冲光信号；迈克尔逊干涉仪，包括：干涉单元，用于根据第一单脉冲光信号产生第二单脉冲光信号和第三单脉冲信号、以及将二单脉冲光信号和第三单脉冲信号合束得到合束光信号；相位调制器，用于产生相位调制信号；第二强度调制器，用于将第一路光信号转换为双脉冲光信号；传感光纤，能反映外部振动情况，用于得到带有外部振动信息的背向相干瑞利散射光信号；信号采集处理模块，用于根据背向相干瑞利散射光信号得到外部振动信息，以及根据第二路光信号对相位调制器进行反馈控制。CN115950460ACN115950460A权利要求书1/2页1.一种低频分布式光纤传感系统，包括：光源模块，适用于产生连续相干光信号，所述连续相干光信号包括第一噪声信号；第一强度调制器，适用于将所述连续相干光信号光调制为第一单脉冲光信号；迈克尔逊干涉仪，包括：干涉单元，适用于根据所述第一单脉冲光信号产生时域上具有重叠区域的第二单脉冲光信号和第三单脉冲信号，并将所述第二单脉冲光信号和所述第三单脉冲信号合束，得到合束光信号，所述合束光信号包括干涉信号，其中，所述干涉信号是由所述重叠区域形成；所述合束光信号包括所述第一噪声信号和第二噪声信号；相位调制器，适用于产生相位调制信号，所述相位调制信号包括高频部分和低频部分，所述低频部分适用于对所述合束光信号进行第一相位调制，以对所述第一噪声信号和所述第二噪声信号造成的相位漂移进行相位置零补偿，进而抵消所述第一噪声信号和所述第二噪声信号带来的相位漂移，所述高频部分适用于对所述合束信号进行第二相位调制；其中，调制后的合束光信号在所述干涉单元分成第一路光信号和第二路光信号；第二强度调制器，适用于将所述第一路光信号转换为双脉冲光信号，其中，所述双脉冲光信号中不包括所述干涉信号；传感光纤，能反映外部振动情况，所述传感光纤适用于使所述双脉冲光信号发生背向瑞利散射，并根据发生背向散射的双脉冲光信号得到背向相干瑞利散射光信号，所述背向相干瑞利散射光信号带有反映外部振动情况的信息；信号采集处理模块，适用于根据所述背向相干瑞利散射光信号得到所述外部振动情况的信息，以及根据所述第二路光信号中的干涉信号对所述相位调制器进行反馈控制，以使所述相位调制器产生所述相位调制信号。2.根据权利要求1所述的低频分布式光纤传感系统，其中，所述信息采集模块包括：第一光电探测器，适用于将所述背向相干瑞利散射光信号转换为第一电信号；第二光电探测器，适用于将所述第二路光信号中的干涉信号转换为第二电信号；双通道数据采集卡，包括：第一数据通道，适用于对所述第一电信号进行采集；第二数据通道，适用于对所述第二电信号进行采集；信号处理机，适用于提取所述第一电信号的相位信息，进而得到反映外部振动情况的信息；以及适用于提取所述第二电信号的相位信息；三通道信号发生卡，包括：第一信号通道，适用于根据所述第二电信号的相位信息得到电反馈信号，所述电反馈信号反馈控制所述相位调制器使所述相位调制器产生所述相位调制信号。3.根据权利要求2所述的低频分布式光纤传感系统，其中，所述信息采集模块还适用于控制所述第一强度调制器和所述第二强度调制器；所述三通道信号发生卡还包括：第二信号通道，适用于发出单脉冲电信号以控制所述第一强度调制器产生所述单脉冲光信号；第三信号通道，适用于发出双脉冲电信号以控制所述第二强度调制器产生所述双脉冲光信号。2CN115950460A权利要求书2/2页4.根据权利要求1所述的低频分布式光纤传感系统，其中，所述光源模块包括：窄线宽激光器，适用于产生连续相干光信号；光隔离器，使用于使所述连续相干光信号单向传播至所述第一强度调制器。5.根据权利要求1所述的低频分布式光纤传感系统，还包括：掺铒光纤放大器，适用于对所述第一路光信号的功率进行放大后输入至所述第二强度调制器。6.根据权利要求1所述的低频分布式光纤传感系统，还包括：环形器，适用于传输所述第二强度调制器输出的所述双脉冲光信号；光纤光栅，适用于对来自于所述环形器的双脉冲光信号进