[发明专利]一种降低探测死区概率的分布式光纤振动传感装置及方法

权利要求书

1.一种降低探测死区概率的分布式光纤振动传感方法，其特征在于：降低探测死区概率的分布式光纤振动传感装置，包括脉冲发生器、激光器、第一耦合器、第二耦合器、N个声光调制器、第三耦合器、掺饵光纤放大器、光纤环形器、传感光纤、第四耦合器、平衡探测器和信号采集卡；

其中，所述激光器产生连续模式窄线宽激光，所述窄线宽激光经第一耦合器分成两路；其中一路作为初始探测光输入至第二耦合器，另一路作为本振光输入至第四耦合器；

所述脉冲发生器分别输出N路相同的调制脉冲至N个声光调制器，并输出与调制脉冲同步的同步脉冲至信号采集卡；

由第二耦合器将初始探测光分为N路，分别由N个声光调制器将连续模式窄线宽激光转换为N路同步的脉冲光，并使N路脉冲光产生不同的频移；

第三耦合器将N路脉冲光合为一路，并输出至掺饵光纤放大器，所述脉冲光经放大后输出至光纤环形器第一端口，从光纤环形器第二端口注入至传感光纤，所述传感光纤产生背向瑞利散射光，并将背向瑞利散射光输入至光纤环形器的第二端口，并由所述光纤环形器的第三端口输出至第四耦合器；

所述第四耦合器将所述背向瑞利散射光与所述本振光混频后形成相干光，所述相干光由第四耦合器的第一输出端和第二输出端输出至平衡探测器的两个输入端进行探测，所述平衡探测器得到中频电信号，由平衡探测器的输出端输出至信号采集卡；

所述方法步骤包括：

步骤一、令激光器产生连续模式窄线宽激光；设定脉冲发生器的脉冲宽度和脉冲周期；N个声光调制器将N路连续探测光转换成脉冲光，并产生相应的移频量Δ，所述各声光调制器产生的移频量各不相同；

步骤二、设计N个带通滤波器，所述N个带通滤波器的中心频率与所述N个声光调制器的移频量Δ分别对应；所述信号采集卡采集到的数字信号经过所述N个带通滤波器滤波，得到N个频率各自对应的时域信号曲线；

步骤三、沿时域信号曲线的横轴以等间隔选取m个参考点；

步骤四、对于相邻两个参考点，从所述N个频率中选择在两点信噪比最佳的频率，通过相位解调得到该频率中频信号在tn时刻在两点处的相位和及其差值

步骤五、将步骤四所述频率的中频信号向前回溯一个周期，得到在t_n-1时刻所述频率中频信号在两点处的相位差

步骤六、将步骤四所述tn时刻的相位差和步骤五所述向前回溯一个周期得到的t_n-1时刻的相位差相减，

得到相位差的变化量

步骤七、将n+1赋值给n，返回步骤四；当n达到事先设置的信号采集数量，进入步骤八；

步骤八、对进行相位解缠绕，得到连续的曲线，实现振动信号的连续测量。

2.根据权利要求1所述的一种降低探测死区概率的分布式光纤振动传感方法，其特征在于，选择所确定两点信噪比最佳的频率信号的策略为：在t_n时对每个频率在这两点的强度做乘积，两点强度乘积最大的频率即认为是该时刻信噪比最佳的频率。

3.根据权利要求1所述的一种降低探测死区概率的分布式光纤振动传感方法，其特征在于，所述N个声光调制器对所述探测光具有不同的移频量，且各移频量之间的频率差大于探测光脉冲宽度的倒数。