[发明专利]基于磁致伸缩分布式光频域反射磁场传感装置和解调方法

权利要求书

1.一种基于磁致伸缩分布式光频域反射磁场传感装置，其特征在于，所述装置包括：

可调谐激光器：用于为光频域反射系统提供光源；

1：99光分束器：可调谐激光器的出射光由光分束器的a端口进入，并以1：99的比例分别从b、c端口分配到基于辅助干涉仪的时钟触发系统和主干涉仪；

基于辅助干涉仪的时钟触发系统包括：隔离器、第一50：50耦合器、第一法拉第转镜、第二法拉第转镜、延迟光纤、探测器和时钟倍频电路模块；

主干涉仪包括：环行器、一个50：50分束器，第二50：50耦合器、参考臂、测试臂、偏振控制器、传感光纤、第一偏振分束器和第二偏振分束器，第一平衡探测器、第二平衡探测器以及采集装置；

螺线管：铜导线缠绕在铁芯上形成通电螺线管，用于产生磁场；

直流电源：用于为螺线管通直流电流，以使螺线管产生磁场；

计算机：对采集装置采集的干涉信号进行数据处理，实现基于磁致伸缩效应的分布式光频域反射磁场传感。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩分布式光频域反射磁场传感装置，其特征在于，

所述隔离器防止辅助干涉仪中第一50：50耦合器的b端口的反射光进入激光器；第一50：50耦合器，用于光干涉，光从第一50：50耦合器的b端口进入，从c和d端口出射，分别被两臂的第一法拉第转镜和第二法拉第转镜反射，返回到第一50：50耦合器c、d端口，两束光在第一50：50耦合器中发生干涉，从a端口输出；第一法拉第转镜和第二法拉第转镜，用于为干涉仪提供反射，且能够消除干涉仪的偏振衰落现象；延迟光纤，用于实现非等臂的拍频干涉，能够根据拍频和延迟光纤长度得到光频；探测器用于采集第一50：50耦合器从a端口的出射光，即辅助干涉仪的干涉拍频信号；时钟倍频电路模块，一端接入辅助干涉仪探测器用于将辅助干涉仪的干涉拍频信号倍频，将倍频后的信号接入采集装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩分布式光频域反射磁场传感装置，其特征在于，

光从50：50分束器的a端口进入，从b端口进入参考臂中的偏振控制器，从c端口进入测试臂；测试臂上的环行器，其作用是光从环行器的a端口进入，从环行器的c端口进入传感光纤，传感光纤的背向散射光从环行器的c端口进入，从环行器端口b端口输出，第二50：50耦合器，将参考臂上参考光与测试臂上背向散射光通过a端口和b端口进入耦合器合束，形成拍频干涉并从耦合器的c端口和d端口输出；

第一偏振分束器和第二偏振分束器分别接入第二50：50耦合器的c端口和d端口，对信号进行偏振分束；

两个平衡探测器对应采集两个偏振分束器输出的正交方向的信号光。

4.根据权利要求1所述的一种基于磁致伸缩分布式光频域反射磁场传感装置，其特征在于，所述装置还包括：磁致伸缩材料平板，所述传感光纤通过环氧树脂胶封装在磁致伸缩材料的平板上。

5.一种基于磁致伸缩分布式光频域反射磁场传感装置的解调方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

根据线性调频原理，可调谐激光器产生的线性调谐激光，进入主干涉仪，由传感光纤中背向散射光与参考臂中参考光形成拍频干涉信号，经过第一偏振分束器和第二偏振分束器后，得到正交偏振的两路拍频干涉信号X和Y，并对这两路信号分别进行快速傅里叶变换得到信号FFT{X}和FFT{Y}，通过移动窗依次选取传感光纤中的各个位置；

利用移动窗依次选取传感光纤中距离域信息，将选取部分的FFT{X_i}和FFT{Y_i}利用复数反傅里叶变换再转换到波长域得到X_i和Y_i；并将二者加和得到在t₁时刻下的S(t₁)＝X_i+Y_i，去掉直流项；

在下一时刻t₂，按照前两步计算并得到在传感光纤相同位置S(t₂)＝X_i+Y_i，对S(t₁)和S(t₂)计算互相关运算，得到互相关系数和相关图的噪声水平，根据互相关峰值所在位置是否发生波长漂移就可以得到传感光纤在此位置上是否存在磁场以及磁场强度，利用普通单模光纤进行瑞利散射光谱相关系数的分布式磁场传感实验。