[发明专利]双干涉环周界安全防护定位系统

说明书

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检测领域。该传感系统主要用于检测定位应力、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，2 x 2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λ1和λ2，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λ2经历的环长远远大于λ1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、110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λ2的环长比λ1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L0，如图2，连接耦合器的光纤长度分别为L1、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φ(t)。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1，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I1可以描述为：

I1=adφdt(L0+L1-2Z)---(1)]]>

接收机2接收到的光信号强度I2可以描述为：