[发明专利]共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置及方法

权利要求书

1.一种共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，包括宽谱光源(1)、四端口光纤环行器(2)、可调菲索干涉仪(3)、导入/导出光纤(4)、光纤传感器阵列(5)、光电探测器(6)、带通滤波器(7)和信号处理单元(8)；可调菲索干涉仪(3)由梯度折射率透镜(31)、可移动扫描反射镜(33)构成，梯度折射率透镜(31)与扫描反射镜(33)之间有可调节距离(X)；光纤环行器(2)的四个端口(2a、2b、2c和2d)按顺时针的顺序，分别与宽谱光源(1)、可调菲索干涉仪(3)、导入/导出光纤(4)和光电探测器(6)相连；导入/导出光纤(4)的另一端连接光纤传感器阵列(5)；光电探测器(6)的输出端通过带通滤波器(7)与信号处理单元(8)相连。

2.根据权利要求1所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的梯度折射率透镜(31)具有一定的反射率和透射率。

3.根据权利要求1或2所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：被可调菲索干涉仪(3)调制的信号全部从光纤环行器(2)的第三端口(2c)输出，而不能通过第一端口(2a)返回到光源；被光纤传感器阵列(5)调制的信号全部从光纤环行器(2)的第四端口(2d)输出，而不能通过第二端口(2b)返回到菲索干涉仪(3)。

4.根据权利要求1或2所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的光纤传感器阵列(5)由若干个光纤传感器(S₁-S_N)首尾相连串接构成，相邻传感器的连接端处形成部分反射镜(R₀-R_N)。

5.根据权利要求3所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的光纤传感器阵列(5)由若干个光纤传感器(S₁-S_N)首尾相连串接构成，相邻传感器的连接端处形成部分反射镜(R₀-R_N)。

6.根据权利要求1或2所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的光纤传感器(S₁-S_N)是若干段端面切割良好、具有一定反射率的光纤，且各光纤的长度互不相同，但近似相等。

7.根据权利要求3所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的光纤传感器(S₁-S_N)是若干段端面切割良好、具有一定反射率的光纤，且各光纤的长度互不相同，但近似相等。

8.根据权利要求4所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的光纤传感器(S₁-S_N)是若干段端面切割良好、具有一定反射率的光纤，且各光纤的长度互不相同，但近似相等。

9.根据权利要求5所述的共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量装置，其特征是：所述的光纤传感器(S₁-S_N)是若干段端面切割良好、具有一定反射率的光纤，且各光纤的长度互不相同，但近似相等。

10.一种共路补偿的多尺度准分布式白光干涉应变测量方法，其特征是：宽带光源(1)发出的光经光纤环行器(2)进入可调菲索干涉仪(3)，一部分光被梯度折射率透镜(31)的上表面反射，经光纤环行器(2)的第二端口(2b)和第三端口(2c)进入导入/导出光纤(4)；另一部分光透过梯度折射率透镜(31)被扫描反射镜(33)反射回梯度折射率透镜(31)，其中一部分光透过梯度折射率透镜(31)，经过经光纤环行器(2)的第二端口(2b)和第三端口(2c)进入导入/导出光纤(4)，另一部分光被梯度折射率透镜(31)反射后再次到达扫描反射镜(33)，依次类推，产生一系列具有相同光程差的信号；光程差的大小与可调节距离X有关，通过调节扫描反射镜(33)的位置来改变；进入传感器阵列(5)的传感信号和参考信号被传感器阵列(5)中相邻部分反射镜R_j和R_j+1反射，反射信号经光纤环行器(2)被光电探测器(6)探测；由于存在被扫描反射镜(33)多次反射的参考光，在光电探测器(6)能接收到频率为ω的一次反射干涉信号对应的倍频干涉信号，通过带通滤波器(7)的中心频率和带宽，根据需要选择需要的信号。