[发明专利]一种偏振干涉式防区型全光纤振动传感器

说明书

本发明公开了一种偏振干涉式防区型全光纤振动传感器。其包括光源、光分路器、信号处理单元以及n条检测通道；光分路器将光源发出的光信号分为n+1路，其中一路经光电转换后作为参考信号输入信号处理单元，另外n路作为检测光分别输入n条检测通道；每条检测通道均包括光环形器、光电探测器、传输光纤、起偏器、全光纤振动传感探头，光环形器的a、b、c端口分别连接检测光、传输光纤的一端、光电探测器的输入端，传输光纤的另一端经由起偏器与全光纤振动传感探头连接，光电探测器的输出端连接信号处理单元；信号处理单元用于对信号进行处理以获得振动信息。本发明可实现多区域振动监测，具有更高的灵敏度和系统扩展能力，且系统更简洁，成本更低。

技术领域

本发明涉及一种振动传感器，尤其涉及一种偏振干涉式防区型全光纤振动传感器。

背景技术

振动检测传感技术发展至今，相应的传感测试方法与种类也在不断的更新与成熟。在实际的生产使用中对测量的种类和测量的精度，需求越来越大，要求也越来越高，这就促使新产品、高质量、多功能的测试设备不断出现，传统的测试方法和测量手段不断地被颠覆，各种分析仪、光纤振动传感器等已在广泛应用，灵敏度也在原有的基础上有了质的飞跃。

光纤传感器是继光纤通信获得成功之后，迅速发展起来的一种新型传感器。光纤传感器与传统传感器相比，具有无源、抗电磁干扰能力强、耐高温、耐高压、抗化学腐蚀能力强、轻巧、灵敏度高等优点。光纤振动传感技术是光纤传感领域中研究与开发较为活跃的技术，它能够在高温区、核辐射区、高压区起到很好的作用，已应用到国防、生产、生活等诸多领域。目前广泛使用的光纤振动传感器有光纤布拉格光栅振动传感器、光纤马赫-曾德干涉仪、多模干涉结构的振动传感器等几种。然而，上述光纤振动传感器存在响应不及时、频谱范围窄、结构复杂、生产成本高、灵敏度低、制造困难等缺点。

利用光纤中传输光的偏振态变化信息来检测外界物理条件的改变，是Rogers在1981年提出来的，偏振态对外界扰动变化非常敏感，理论上可以使光纤振动传感器达到极高的灵敏度。当振动传感单元中的单模光纤感受到外部振动时，会产生双折射效应，双折射效应导致的平行光轴和垂直光轴的偏振光存在相位延迟，且光功率与振动强度成函数关系。因此，基于单模光纤的振动双折射效应可以实现对外部振动信号的监测。然而，现有光纤振动传感器的灵敏度和系统扩展能力仍需不能满足要求，且系统复杂，实现成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种偏振干涉式防区型全光纤振动传感器，可实现多区域振动监测，具有更高的灵敏度和系统扩展能力，且系统架构更简洁，实现成本更低。

本发明偏振干涉式防区型全光纤振动传感器包括光源、光分路器、信号处理单元以及n条检测通道，n为正整数；所述光分路器将光源发出的光信号分为n+1路，其中一路经光电转换后作为参考信号输入信号处理单元，另外n路作为检测光分别输入所述n条检测通道；每条检测通道均包括一个光环形器、一个光电探测器、一条传输光纤、一个起偏器、一个全光纤振动传感探头，所述光环形器的a、b、c端口分别连接检测光、传输光纤的一端、光电探测器的输入端，传输光纤的另一端经由起偏器与全光纤振动传感探头连接，光电探测器的输出端连接信号处理单元，所述全光纤振动传感探头为末端安装有反光镜的传感光纤；所述信号处理单元用于对n条检测通道的检测信号及参考信号进行处理以获得振动信息。

优选地，每条检测通道中的起偏器均被安装于一个起保护作用的光纤接续盒内。

优选地，所述n条传输光纤由一条n芯单模铠装光缆实现。从而可有效实现远距离信号传输，降低系统成本。

优选地，所述传感光纤为单模光纤或低双折射光纤。最好为低双折射光纤，从而可最大程度地减小光纤自身双折射对系统稳定性的影响。

优选地，所述起偏器为倾斜光纤光栅或起偏片。