专利名称：双干涉环周界安全防护定位系统的制作方法
技术领域：
本发明属光纤技术领域，涉及一种光纤传感定位系统，特别涉及一种基 于双干涉环的周界安全防护传感定位方法和结构。
背景技术：
基于光纤光缆的光纤传感系统，具有同时获取在监测光纤光缆敷设区域 内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，适用于长距离光纤光缆系统 的分布式侦听一企测领域。该传感系统主要用于才全测定位应力、应变和振动，
对需要防护重要区域、目标如军事重地、管制区域、各种重要管线以及重 要国境线进行入侵预警和监视并提供精确定位。
Sagnac干涉仪广泛应用于光纤传感系统中，如光纤陀螺、水听器等。。 现有技术中的基本结构如图1所示，2x2耦合器104和传感光纤105构成 Sagnac干涉仪。激光器101和102发射不同波长的光信号入l和入2,这两个信 号在环中被波分复用器106和107分离后传输不同的长度，Sagnac环输出的 两个波长信号经波分复用器108分离后分别被光接收机109和110接收。如 果人2经历的环长远远大于X1的环长，可以认为光接收机接收到的信号与扰动 位置无关，通过处理109、 IIO接收到的信号，可以定位应力、应变或振动发 生的位置。
图1中所示现有技术中，需要使用两个不同波长的光源，要求光信号X2 的环长比入l的环长长很多，这部分多出来的光纤不能作为传感光纤，因此监 控范围有限。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于双干涉环的周界 安全防护传感定位系统，包括激光器、三个光纤耦合器、传感光纤和两个接收机。
所述传感光纤和三个耦合器构成两个Sagnac干涉环，所述两个Sagnac 干涉环具有不同的长度。激光器发出的连续光通过这两个Sagnac环后分别被两个接收机接收。
假设传感光纤长度为LO，如图2，连接耦合器的光纤长度分别为Ll、 L2 和L3。
假设在时刻t距耦合器2距离为Z处发生扰动，产生扰动相位^W。连续 光信号经干涉环，返回到光接收机。从激光器到光接收机l，光信号经历了3 条路径，对应的3个光程分别为L3+L1+L0、 L3+L0+L1和L2+L0，其中只有 前2个路径具有相同光程，发生干涉；从激光器到光接收机2，光信号经历了 4条路径，对应的4个光程分别为L3+L0+L2、 L2+L0+L3、 L3+L0+L1+L3和 L3+L1+L0+L3,其中前2个路径的信号和后2个路径的信号分别发生干涉， 而这2组信号之间光程不同不会发生干涉。
接收机1接收到的光信号强度Il可以描述为
<formula>formula see original document page 4</formula> (1)
接收机2接收到的光信号强度12可以描述为<formula>formula see original document page 4</formula> (2)
式中a、 b和c由耦合器和电路参数决定。由(1)式和(2)式即可确定扰动 位置
z<formula>formula see original document page 4</formula>(3)
本发明的有益效果在于，采用单一的宽谱激光光源即可确定扰动位置， 极大降低了相干光系统要求的高稳定光源要求，降低了系统的复杂度和成本。 本发明要求光纤L2与Ll+L3相差一定长度，不要求这一差值比传感光纤长度 大，克服了现有技术中对监控范围的限制。
图1为现有技术中光纤传感定位系统结构； 图2本发明实施例周界防护传感定位系统结构示意具体实施例方式
下面通过实施例进一步具体描述本发明。
本实施例中，所述激光器为1550nm法布里-珀罗(FP)激光器，如图2， 光纤耦合器为50: 50普通单模光纤耦合器，传感光纤和连接耦合器的光纤为 G. 652普通单模光纤，光接收机由PIN型光电二极管作为光电转换器，
本实施例中，光纤208、 209和210的长度分别为2米、1959米和2米， 传感光纤204长度为8786米。
本实施例中，光接收机206和207接收到的光信号转换为电信号后由采 集卡进行实时采样，采集到的数据有计算机进行分析，有扰动发生时，计算 机发出报警信号并给出扰动位置。
上述实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
权利要求
1. 一种基于双干涉环的周界安全防护传感定位系统，包括激光器、三个光纤耦合器、传感光纤和两个接收机。其特征在于单根传感光纤和三个耦合器构成两个干涉环，两个接收机分别接收这两个干涉环的干涉信号，通过分析两个接收机接收到的信号确定扰动源的位置。
2. 根据权利要求1所述的光纤传感定位系统，其特征在于，耦合器l、耦 合器2、耦合器3用于将输入光分成在传感光纤中传输的顺时针和逆时针光信 号，同时光信号在耦合器2发射干涉并输出到光接收机2，光信号在耦合器l发射干涉并输出到光接收机1。
3. 根据权利要求1或2所述的光纤传感定位系统，其特征在于，激光器 发出的光信号到达光接收机1和光接收机2所经历的光程不同。
4. 根据权利要求1或2所述的光纤传感定位系统，其特征在于，激光器 发出的光信号具有较宽的线宽，使得光信号从激光器传输到光接收机光程相 同部分才会发射干涉。
5,^根据权利要求1或2所述的光纤传感定位系统，其特征在于耦合器可 以是3x3或2x2的光纤耦合器。
6.根据权利要求1或2所述的光纤传感定位系统，其特征在于所用激光 器可以是半导体激光器、半导体发光二极管、固体激光器或气体激光器。
7.根据权利要求1或2所述的传感定位系统，其特征在于，传感光纤可以是单模光纤、多模光纤或塑料光纤。
8.根据权利要求1或2所述的传感定位系统，其特征在光纤耦合器与传 感光纤之间的连接方式。
全文摘要
本发明提供一种基于双干涉环的周界安全防护传感定位系统，包括激光器、三个光纤耦合器、传感光纤和两个接收机；其中，单根传感光纤和三个耦合器构成两个干涉环，两个接收机分别接收这两个干涉环的干涉信号，通过分析两个接收机接收到的信号确定扰动源的位置，实现防护报警和定位。本发明可应用于通信线路、输电线缆、油气管道等的安全检测和定位，也可以用在重要区域进行入侵安全防护以及应变、压力、振动检测等领域。
文档编号G01D5/26GK101382441SQ20081022410
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者剑 伍, 勇 左, 超 左, 坤 徐, 林金桐, 洪小斌 申请人:北京邮电大学