双波长分布式光纤声传感系统.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CN108168686A(43)申请公布日2018.06.15(21)申请号201810208329.5(22)申请日2018.03.14(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)发明人徐团伟冯圣文黄建芬杨洋李芳(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人任岩(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称双波长分布式光纤声传感系统(57)摘要本公开提供了双波长分布式光纤声传感系统，包括：第一窄线宽激光器，第二窄线宽激光器、主主耦合器、光隔离器、调制器、掺铒光纤放大器、环行器、第一光纤光栅，第二光纤光栅、传感光纤、波分复用器、第一迈克尔逊干涉仪，第二迈克尔逊干涉仪、第一载波电路，第二载波电路、第一光电探测器，第二光电探测器、数据采集卡、信号处理机和脉冲发生器。通过波分复用方式实现两个空间分辨率不同但相近的相位解调结果，通过两者相减来获得高空间分辨率的分布式动态振动或声信号的监测，由于无需减小干涉仪臂长差和脉冲光宽度，因此保证了该系统低噪声的特点。CN108168686ACN108168686A权利要求书1/2页1.一种双波长分布式光纤声传感系统，包括：第一窄线宽激光器(1A)与第二窄线宽激光器(1B)；主耦合器(2)，其输入端连接第一窄线宽激光器(1A)和第二窄线宽激光器(1B)的输出端；光隔离器(3)，其输入端连接到所述主耦合器(2)的输出端；调制器(4)，其输入端连接到光隔离器(3)的输出端；掺铒光纤放大器(5)，其输入端连接到所述调制器(4)的输出端；环行器(6)，其a端口连接到所述掺铒光纤放大器(5)的输出端；第一光纤光栅(7A)与第二光纤光栅(7B)，所述第一光纤光栅(7A)和第二光纤光栅(7B)组成光纤光栅串，连接到所述环行器(6)的b端口；传感光纤(8)，连接到所述环行器(6)的c端口；波分复用器(9)，其输入端连接到所述环行器(6)的d端口；第一迈克尔逊干涉仪(100A)与第二迈克尔逊干涉仪(100B)，所述第一迈克尔逊干涉仪(100A)与第二迈克尔逊干涉仪(100B)分别连接到波分复用器(9)的两输出端口；第一载波电路(13A)与第二载波电路(13B)，所述第一载波电路(13A)的输出端连接第一迈克尔逊干涉仪(100A)的电学接口；第二载波电路(13B)的输出端连接第二迈克尔逊干涉仪(100B)的电学接口；第一光电探测器(14A)，第二光电探测器(14B)，第一光电探测器(14A)的输入端口与第一迈克尔逊干涉仪(100A)的输出端相连，第二光电探测器(14B)的输入端口与第二迈克尔逊干涉仪(100B)的输出端相连；数据采集卡(15)，其具有多个输入端口，分别连接到第一载波电路(13A)与第二载波电路(13B)的输出端、第一光电探测器(14A)和第二光电探测器(14B)的输出端口；以及信号处理机(16)，连接到数据采集卡(15)，用于通过数据采集卡(15)采集的数据实现分布式信号的测量。2.根据权利要求1所述的双波长分布式光纤声传感系统，所述第一迈克尔逊干涉仪(100A)，包括：耦合器(10A)、第一法拉第旋转器(11A)、第二法拉第旋转器(11B)和第一相位调制器(12A)，其中，第一耦合器(10A)的四端口分别连接波分复用器(9)的一输出端，第一法拉第旋转镜(11A)的输入端，第一相位调制器(12A)的输入端，第一光电探测器(14A)的输入端；第一相位调制器(12A)的输出端与第二法拉第旋转镜(11B)的输入端相连，第一相位调制器(12A)的电学接口与第一载波电路(13A)的输出端相连。3.根据权利要求2所述的双波长分布式光纤声传感系统，所述第二迈克尔逊干涉仪(100B)，包括：第二耦合器(10B)、第三法拉第旋转器(11C)、第四法拉第旋转器(11D)和第二相位调制器(12B)，其中，第二耦合器(10B)的四端口分别连接波分复用器(9)的一输出端，第四法拉第旋转镜(11C)的输入端，第二相位调制器(12B)的输入端，第二光电探测器(14B)的输入端，第二相位调制器(12B)的输出端与第四法拉第旋转镜(11D)的输入端相连，第二相位调制器(12B)的电学接口与第二载波电路(13B)的输出端相连。4.根据权利要求3所述的双波长分布式光纤声传感系统，其中，第一相位调制器(12A)2CN108168686A权利要求书2/2页与第二相位调制器(12B)包括压电陶瓷管和缠绕在管壁外的单模光纤，用于产生正弦相位调制。5.根据权利要求3所述的双波长分布式光纤声传感系统，其中，第一迈克尔逊干涉仪(100A)和第二迈克尔逊干涉仪(1