专利名称：一种消除光纤传感器中背向散射光影响的方法
技术领域：
本发明属光纤传感技术领域，具体涉及一种消除光纤传感器中背向散射光影响的 方法。
背景技术：
光纤传感技术常被用于大范围、长距离的监测中，如，应用于石油管线，高压电网， 输气管道、通信光缆等基础设施的安全监测，它把光纤作为感应器，实时采集相关扰动信 号，通过对特征的分析来确定扰动发生的位置。单芯反馈式光路结构是感应段光纤使用单 根光纤，光纤自身不用闭合，仅在光纤末端加一反馈装置，如反射镜，构成干涉光路。在实际 应用中，这种结构铺设方便、灵活。这类监测系统的特点是携带扰动信息的光是传输到光纤 末端后，经反馈装置反馈的光。如下是单芯反馈式定位系统采用的一种定位技术。
图1所示的为一感应段光纤(光缆)，1为光纤(光缆)的起始点，感应段的末端有一 反馈装置2，如反射镜，入射光经反馈装置作用后原路返回。设外界D点有一扰动，对光相位 产生的调制为 ^),当光先后两次经过扰动点D，相位受到的调制为
夠( ) 二钗 ) +舸 —
其中，Γ = IntffLZc , L为扰动点D距反馈装置2的距离，C为真空中的光速，nqff
为光纤的等效折射率。构造干涉光路，如图2所示。干涉光路由N*M (N、M为整数)耦合器3、P*Q (P、Q为整数)耦合器4、光纤延迟器 5，延迟为τ，光纤(光缆)6和反馈装置2构成。3al、3a2、…、3aN、3bl、3b2为耦合器3的 端口，3al、3a2、…、3aN是同向端口，共N个，3bl、3b2是耦合器3的另一组同向端口(共M 个)中的两个端口。4al、4a2、4bl为耦合器4的端口，4al、4a2是耦合器2的一组同向端口 (共P个)中的两个端口，4bl是耦合器4的另一组同向端口(共Q个)中的两个端口。光纤 6为感应光纤。反馈装置2，使沿光纤传输来的光重新进入光纤6返回到耦合器4。光源经 耦合器3的端口 3al输入，经耦合器3分光后分别经端口 3bl、3b2输出，两路光
I:3bl — 5 — 4al — 4bl — 6 — 2 — 6 — 4bl — 4a2 — 3b2
II:3b2 — 4a2 — 4bl — 6 — 2 — 6 — 4bl — 4al — 5 — 3b 1
在耦合器3处重新会和，发生干涉，干涉信号分别经端口 3al、3a2、…、3aN输出。干涉光路中，先经过延迟器5在进入光缆6的光，受到的相位调制为
两相干干涉光的相位差为
权利要求
1.一种消除光纤传感器中背向散射光影响的方法，其特征在于利用相位生成载波技 术将有效干涉相位信息从混杂着背向散射光、接点反射光干涉干扰信号的光输出中分离出 来，即获得纯净的含有有效扰动位置信息的信号，从而消除背向散射光的影响。
2.根据权利要求1所述的消除光纤传感器中背向散射光影响的方法，其特征在于在一 种单芯反馈式干涉结构中，在感应光纤(6)的末端，接近反馈装置(2)处接入一相位调制器 (9),并对相位调制器(9)施加调制信号。
3.根据权利要求1或2所述的消除光纤传感器中背向散射光影响的方法，其特征在于 所述单芯反馈式干涉结构中，感应部分由单根光纤的末端接一反馈装置构成，该反馈装置 是与光纤直接相连，或是与光纤不相连、与光纤有一空间距离的反射面。
4.根据权利要求1或2所述的消除光纤传感器中背向散射光影响的方法，其特征在于 所述单芯反馈式干涉结构中干涉光路由N*M耦合器(3 ) P*Q耦合器(4 )，光纤延迟器(5 )，感 应光纤(6 )和反馈装置(2 )构成，光纤延迟器(5 )的延迟为τ，反馈装置(2 )设置在感应光 纤(6)的末端；N、Μ、P、Q为整数。
5.根据权利要求2所述的消除光纤传感器中背向散射光影响的方法，其特征在于对相 位调制器9施加调制信号为频率为fm的正弦变换信号。
全文摘要
本发明属光纤传感技术领域，具体为一种消除光纤传感器中背向散射光影响的方法。本发明通过在感应光纤(缆)的末端加一相位调制器，利用相位生成载波的调制解调技术，将有用的干涉信号从被光纤散射光干扰的信号种提取出来。使用这种方法可大大突破传统的光纤传感设备监测距离。这种方法也是相位生成载波技术的一种新的应用。
文档编号G01D3/028GK102003971SQ20101050835
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者肖倩, 贾波 申请人:复旦大学