干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法及测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110987373A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911225977.2(22)申请日2019.12.04(71)申请人北京自动化控制设备研究所地址100074北京市丰台区云岗北里1号院3号楼(72)发明人李鹏陆星秦杰柏楠万双爱(51)Int.Cl.G01M11/02(2006.01)G01M11/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法及测量装置(57)摘要本发明提供了一种干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法及测量装置，该测量方法包括以下步骤：步骤一，第一信号发生器生成第一调制信号，可调谐激光器根据第一调制信号生成调制后的激光信号；步骤二，调制后的激光信号经光纤起偏器生成线偏振光；步骤三，线偏振光经非平衡臂迈克尔逊干涉仪生成干涉信号；步骤四，通过光电探测器将干涉信号转换为电信号；步骤五，根据电信号解算相位调制深度以完成干涉型光纤传感器相位调制深度的测量。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中相位调制深度的测量结构组件和解算算法复杂、计算工作量大和实用性低的技术问题。CN110987373ACN110987373A权利要求书1/2页1.一种干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法，其特征在于，所述干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法包括以下步骤：步骤一，第一信号发生器生成第一调制信号，可调谐激光器根据所述第一调制信号生成调制后的激光信号；步骤二，所述调制后的激光信号经光纤起偏器生成线偏振光；步骤三，所述线偏振光经非平衡臂迈克尔逊干涉仪生成干涉信号；步骤四，通过光电探测器将所述干涉信号转换为电信号；步骤五，根据所述电信号解算相位调制深度以完成干涉型光纤传感器相位调制深度的测量。2.根据权利要求1所述的干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：(5.1)采集所述电信号并将采集的所述电信号转换为数字信号；(5.2)对所述数字信号进行傅里叶变换得到频谱；(5.3)根据所述数字信号和所述频谱计算零阶第一类贝塞尔函数；(5.4)根据所述零阶第一类贝塞尔函数查表得到所述相位调制深度。3.根据权利要求2所述的干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法，其特征在于，所述零阶第一类贝塞尔函数根据计算，其中，J0(C)为零阶第一类贝塞尔函数，M为所述第二调制信号的频率在所述频谱中对应的幅值，Umax为所述数字信号中的最大电压值，Umin为所述数字信号中的最小电压值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的干涉型光纤传感器相位调制深度的测量装置，其特征在于，所述非平衡臂迈克尔逊干涉仪包括保偏光纤耦合器、光纤拉伸器、第二信号发生器、第一光纤反射镜和第二光纤反射镜，所述保偏光纤耦合器分别与所述光纤起偏器、所述光纤拉伸器和所述第二光纤反射镜连接，所述光纤拉伸器分别与所述第二信号发生器和所述第一光纤反射镜连接；所述第二信号发生器用于生成第二调制信号，所述保偏光纤耦合器将所述线偏振光分光生成第一路激光信号和第二路激光信号，所述光纤拉伸器在所述第二调制信号的调制下对所述第一路激光信号进行拉伸处理，所述第一光纤反射镜将经所述拉伸处理的第一路激光信号反射生成第一反射信号，所述第二光纤反射镜将所述第二路激光信号反射生成第二反射信号，所述保偏光纤耦合器根据所述第一反射信号和所述第二反射信号耦合生成干涉信号。5.根据权利要求4所述的干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：所述线偏振光经所述保偏光纤耦合器分光生成所述第一路激光信号和所述第二路激光信号；所述第一路激光信号在所述第二信号发生器生成的所述第二调制信号的调制下经所述光纤拉伸器处理后传递至所述第一光纤反射镜并经所述第一光纤反射镜反射生成所述第一反射信号；所述第二路激光信号经所述第二光纤反射镜反射后生成所述第二反射信号；所述保偏光纤耦合器根据所述第一反射信号和所述第二反射信号生成所述干涉信号。6.根据权利要求1所述的干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法，其特征在于，在所述步骤一中，可调谐激光器根据所述第一调制信号生成调制后的激光信号之后，所述干2CN110987373A权利要求书2/2页涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法还包括：所述调制后的激光信号经过第一光纤隔离器传递至所述光纤起偏器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述线偏振光经非平衡臂迈克尔逊干涉仪生成干涉信号之后，所述干涉型光纤传感器相位调制深度的测量方法还包括：所述干涉信号经过第二光纤隔离器传递至所述光电探测器。8.一种干涉型光纤传感器相位调制深度的测量装置