[发明专利]一种光纤分布式传感探测方法及装置

权利要求书

1.一种光纤分布式传感探测方法，其特征在于，包括：

S1.将具有偏振正交和同偏振态的双光脉冲分别注入传感光纤，获得所述传感光纤的瑞利光及与瑞利光对应的四路偏振通道的干涉光强；

S2.将所述偏振通道的干涉光强复数化，生成传感通道响应矩阵，根据所述响应矩阵的酉矩阵特性计算得到与偏振无关的复数；

S3.从所述复数中计算提取所述瑞利光的相位信息，从而获得传感光纤感应到的信号的信息；

所述干涉光强可表示为如式(1)所示，

式(1)中，mn＝XX、XY、YY、YX表示双脉冲光不同的偏振组合，I_mn表示偏振态为m和n的双脉冲光所产生的瑞利光之间干涉信号的光强，I₁为偏振态为m的脉冲光所产生的瑞利光的光强，I₂为偏振态为n的脉冲光所产生的瑞利光的光强，r表示瑞利散射的振幅反射率，φ_s为待检测的瑞利光的相位信息，k_mn为与光纤双折射有关的系数，满足0≤k_mn≤1，φ_mn为与光纤双折射相关的相位，k_mn和φ_mn均与脉冲光偏振态有关，φ₀为非平衡干涉仪长臂上引入的正弦相位调制，用以产生PGC相位解调技术所需的相位调制；

所述传感通道响应矩阵如式(2)所示，

式(1)中，XX、XY、YY、YX表示双脉冲光不同的偏振组合，R为响应矩阵，I₁为偏振态为m的脉冲光所产生的瑞利光的光强，I₂为偏振态为n的脉冲光所产生的瑞利光的光强，i为复数中的虚数单位，r表示瑞利散射的振幅反射率，φ_s为待检测的瑞利光的相位信息，k_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)为与光纤双折射有关的系数，满足0≤k_mn≤1，φ_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)为与光纤双折射相关的相位，k_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)和φ_mn(mn＝XX、XY、YY、YX)均与脉冲光偏振态有关；

所述复数的实部和虚部分别为：和其中，各参数的定义与式(2)中相同。

2.根据权利要求1所述的光纤分布式传感探测方法，其特征在于：所述双光脉冲由脉冲光通过具有预设臂差的非平衡干涉仪，并通过周期性的偏振调制而生成。

3.根据权利要求2所述的光纤分布式传感探测方法，其特征在于：所述双光脉冲具有四组偏振组合状态，包括XX、XY、YY、YX，其中X和Y表示两个正交光偏振状态。

4.根据权利要求3所述的光纤分布式传感探测方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤具体包括：以所述复数的实部和虚部为基础，通过微分交叉相乘或反正切算法提取瑞利光的相位信息，从而获得传感光纤感应到的振动信号和/或声信号的频率信息、幅度信息和相位信息。