专利名称：双反射延迟型可定位全光纤振动传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及分布式光纤振动传感技术领域，尤其涉及可定位型分布式光纤振动传感技术领域。
背景技术：
光纤振动传感器由于其探测距离长、响应速度快、灵敏度高，特别是自身不辐射电磁波也不受电磁干扰等本质安全的优点，已经在安防监控等领域得到了广泛的应用。目前，干涉型传感器主要基于以下几类技术Aagnac干涉技术、 M-Z (Mach-Zehnder)干涉技术、Michelson干涉技术和Fabry-Peort干涉技术。干涉型传感器主要用来做振动检测，但这种技术在做振动检测时无法判断振动事件发生的位置，这给安防监控应用带来很大的不便。为此本实用新型提出了一种新型定位式光纤振动传感器， 该传感器可对振动事件发生的位置进行判断。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，该传感器可对振动事件发生的位置进行判断。本实用新型的目的是这样实现的一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器， 包括光源、分路器、光纤耦合器、光探测模块、传感光纤、延迟光纤和反射装置，其特征在于， 光源发出的光被分路器分为两路进入光纤耦合器的两侧，传感光纤的两端连接光纤耦合器两侧的一个端口，两个光探测模块位于光纤耦合器的两侧，两条延迟光纤一端连接光纤耦合器两侧的一个端口另一端连接一反射装置。分路器可以是光纤环形器或者光纤耦合器等具有分光功能的器件。按照上述结构的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，光源发出的光经过分路器分为两路分别进入光纤耦合器左右两侧，其中，从光纤耦合器右侧进入的光线会在右侧的光探测模块形成干涉现象，从光纤耦合器左侧进入的光线会在左侧的光探测模块形成干涉现象。当外界有振动信号作用于传感光纤时，就会引起传感光纤折射率变化，进而引起光波相位的变化。待检测的振动信号主要为外界缓变压力信号和异常扰动信号，这两种信号实质上都是对传感光纤产生压力作用。当光纤受到压力作用时，其折射率变化为M = rLPZ.
2E其中P为压力，Pe为光弹系数，E为石英的杨氏模量。由折射率变化引起光波的相
位变化相应的为 2ττΑφ = —L-An
A其中λ为光波波长，L为传感光纤长度。[0013]探测器检测到的光强信号则可以写成
/=/,+/2+TvT cosO0+<ps (0)其中I1U2是干涉仪两个互易性光路传感光纤中的传输光强，表示扰动信号作用于传感光纤上两路光路产生的调制相位差(Δ Φ1"Δ φ2)，％为两路光的初始相位差。如图1所示，当外界振动信号作用于传感光纤时，光线分别向左右两个方向传输至左右两个光探测模块。检测比较两个光探测模块检测到明显干涉条纹时间差即可判断振动事件发生的位置。假设振动点距离光纤耦合器左侧端口 Ll米，所需要的时间为tl，距离光纤耦合器右侧端口 L2米，所需要的时间为t2。定位计算公式为L1+L2 = LL1-L2 = Δ tV最终得到= 2~~式中L为传感光纤总长度；Δ t为两路传感光到达探测器的时间差，Δ t = t2-tl ； V为光在光纤中的传输速度。根据上述公式及即可得到振动点的位置，从而实现全光纤振动传感器的定位。所述的反射装置可以是反射镜或者光纤端面镀反射膜中的一种。相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于本实用新型提出了一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，该传感器可对振动事件发生的位置进行判断。本传感器根据互易性干涉光路设计，可更好的消除由于器件温度漂移等因素对系统造成的影响，使系统具有更佳的灵敏度和稳定性。此外，本装置干涉光路采用的光学元器件，具有结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低等特点。
图1是本实用新型所述实施方式一。图2是本实用新型所述实施方式二。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的具体实施步骤。实施例1 如图1，光源1和2X2光纤耦合器2相连，2X2光纤耦合器2的两个输出端分别连接在4X4光纤耦合器3的两侧端口，传感光纤4的两端连接4X4光纤耦合器 3两侧的一个端口，光探测模块9和光探测模块10分别位于4X4光纤耦合器3的两侧，延迟光纤7和延迟光纤5 —端连接4X 4光纤耦合器3两侧的一个端口，另一端连接一反射镜 8和反射镜6。光源1发出的光经过2 X 2光纤耦合器2分为两路分别进入4X4光纤耦合器3左右两侧，其中，从4X4光纤耦合器3右侧进入的光线会在光探测模块10处形成干涉现象， 从4X4光纤耦合器3左侧进入的光线会在光探测模块9处形成干涉现象。当外界有振动信号作用于传感光纤4时，就会引起传感光纤4折射率变化，进而引起光波相位的变化。待检测的振动信号主要为外界缓变压力信号和异常扰动信号，这两种信号实质上都是对传感光纤4产生压力作用。[0034]当外界振动信号作用于传感光纤4时，光线分别向左右两个方向传输至光探测模块9和光探测模块10。检测比较两个光探测模块检测到明显干涉条纹时间差即可判断振动事件发生的位置。假设振动点距离4X4光纤耦合器3左侧端口 Ll米，所需要的时间为 tl，距离4X4光纤耦合器3右侧端口 L2米，所需要的时间为t2。定位计算公式为L1+L2 = LL1-L2 = AtV最终得到式中L为传感光纤4总长度；At为两路传感光到达探测器的时间差，At = t2-tl ；V为光在光纤中的传输速度。根据上述公式及即可得到振动点的位置，从而实现全光纤振动传感器的定位。 实施例2 如图2所示，光源1和2 X 2光纤耦合器2相连，2 X 2光纤耦合器2的一个输出端连接在光纤耦合器11的输入端，另一个输出端连接在光纤耦合器12的输入端，光探测模块9和光探测模块10分别连接在光纤耦合器11和光纤耦合器12的输入端，光纤耦合器11和光纤耦合器12的输出端连接在3X3光纤耦合器3的两侧端口，传感光纤4的两端连接3 X 3光纤耦合器3两侧的一个端口，延迟光纤7和延迟光纤5 —端连接3 X 3光纤耦合器3两侧的一个端口，另一端连接一反射镜8和反射镜6。本实施例所述的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器的定位原理和具体计算同上述实施例1。本传感器根据互易性干涉光路设计，可更好的消除由于器件温度漂移等因素对系统造成的影响，使系统具有更佳的灵敏度和稳定性。此外，本装置干涉光路采用的光学元器件，具有结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低等特点。
权利要求1.一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，包括光源、分路器、光纤耦合器、光探测模块、传感光纤、延迟光纤和反射装置，其特征在于，光源发出的光被分路器分为两路进入光纤耦合器的两侧，传感光纤的两端连接光纤耦合器两侧的一个端口，两个光探测模块位于光纤耦合器的两侧，两条延迟光纤一端连接光纤耦合器两侧的一个端口，另一端连接一反射装置。
2.根据权利要求1所述的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，其特征在于，所述的分路器的两个输出端直接连接在光纤耦合器两侧的输入端口，两个光探测模块也直接连接到光纤耦合器两侧的输入端口，光纤耦合器为4 X 4光纤耦合器。
3.根据权利要求1所述的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，其特征在于，所述的分路器的两个输出端分别连接一个光纤耦合器，两个光探测模块也连接到这两个光纤耦合器的输入端，这两个光纤耦合器的输出端连接到3 X 3光纤耦合器两侧的一个端口。
4.根据权利要求1所述的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，其特征在于所述的分路器可以是光纤耦合器、环形器中的一种。
5.根据权利要求1所述的双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，其特征在于所述的反射装置可以是反射镜或者光纤端面镀反射膜中的一种。
专利摘要本实用新型公开了一种双反射延迟型可定位全光纤振动传感器，属于光纤振动传感技术领域，其主要技术特征为光源发出的光由分路器分为两路进入光纤耦合器的两侧，传感光纤的两端连接光纤耦合器两侧的一个端口，两个光探测模块位于光纤耦合器的两侧，两条延迟光纤一端连接光纤耦合器两侧的一个端口，另一端连接一反射装置。解决了现有技术中在做振动检测时无法判断振动事件发生的位置的技术问题。可更好的消除由于器件温度漂移等因素对系统造成的影响，使系统具有更佳的灵敏度和稳定性。
文档编号G01H9/00GK201983851SQ20102058445
公开日2011年9月21日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者仝芳轩, 周正仙, 席刚, 杨斌, 皋魏 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司