[发明专利]一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法

说明书

本发明提供了一种基于光纤M‑Z干涉的异常扰动信号分析方法。该方法包括：构造包括至少两个光耦合器和相位调制器的光纤回路，在其中一个光耦合器与法拉第旋转镜FRM之间设置探测光纤，外界异常扰动信号通过异常扰动点作用于所述探测光纤，FRM对从所述其中一个光耦合器传输过来的光束进行反射；通过光探测器接收所述光纤回路产生的干涉信号，对所述干涉信号进行解调处理得到所述干涉信号的零频点频率，根据所述零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息。本发明的方法以列车运行产生的噪声为振动源，以列车运行轨道旁含有备纤的光纤作为信号传输介质，并经过推导得出零频点频率与异常扰动点到FRM距离的关系，从而对异常扰动信号进行定位。

技术领域

本发明涉及列车轨道状态监测技术领域，尤其涉及一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法。

背景技术

近年来，随着我国列车制造技术的不断发展，列车的运行速度在不断的提升，列车运行轨道状态对于列车运行安全与稳定至关重要，列车运行轨道状态监测成为又一研究热点。

目前，现有技术中的一种列车轨道异常状态的监测方法为：基于菲涅尔反射原理的OTDR定位方法。该方法虽然使用广泛，但在列车振动噪声信号的异常扰动定位过程中需对探测光纤进行弯曲，这可能会对光纤造成永久性损伤，不利于光纤的后期使用，且OTDR设备操作较为复杂，对工作人员要求较高。

发明内容

本发明提供了一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法，以实现对列车振动噪声信号的异常扰动进行有效的检测。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法，包括:

构造包括至少两个光耦合器和相位调制器的光纤回路，在其中一个光耦合器与法拉第旋转镜FRM之间设置探测光纤，外界异常扰动信号通过异常扰动点作用于所述探测光纤，FRM对从所述其中一个光耦合器传输过来的光束进行反射；

通过光探测器接收所述光纤回路产生的干涉信号，对所述干涉信号进行解调处理得到所述干涉信号的零频点频率，根据所述零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息。

优选地，所述的根据所述零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息，包括:

异常扰动点到FRM的光纤距离l₁₀的计算公式为：

l₁₀＝c/4nf_sgnull

f_sgnull为所述干涉信号的零频点频率，n为光纤折射率，c为光速。

优选地，所述的方法包括:

光源激光器发出的光束经第一光耦合器OC₁分割后，分别传输到互相对称的第一光纤回路和第二光纤回路，所述第一光纤回路包括第二光耦合器OC₂、第四光耦合器OC₄和相位调制器，所述第二光纤回路包括第三光耦合器OC₃、OC₄和相位调制器，在OC₄与法拉第旋转镜FRM之间设置探测光纤，外界异常扰动信号通过异常扰动点作用于所述探测光纤，FRM对从OC₄传输过来的光束进行反射；

通过第一光探测器PD₁接收所述第一光纤回路产生的干涉信号，通过第二光探测器PD₂接收所述第二光纤回路产生的干涉信号，通过对干涉信号进行解调处理分别计算出所述PD₁、所述PD₂接收到的干涉信号对应的零频点频率，根据所有干涉信号对应的零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息。