[发明专利]基于光电振荡环路的多参量光纤传感方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于光电振荡环路的多参量光纤传感方法，使用N个具有不同传感光纤的光电振荡环路对同一环境中的N个待测参量同时进行传感测量，分别得到所述N个光电振荡环路各自的输出频率与N个待测参量之间的关系式，N为大于等于2的整数；对所述N个关系式进行联立求解，得到所述N个待测参量。本发明还公开了一种基于光电振荡环路的多参量光纤传感装置。本发明利用多个并行的光电振荡环路对同一环境中的多个待测参量同时进行测量，通过为这多个光电振荡环路配置不同的传感光纤，从而可得到多个不同的输出频率与待测参量之间的关系式，最后通过简单的解方程的方式即可实现多个待测参量的解耦，从而有效避免了多参量交叉影响的问题。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于光电振荡环路的光纤传感方法。

背景技术

近年来光纤传感作为一种新型的传感技术，利用在光纤中传输的光信号的振幅﹑相位、偏振态以及波长等对外界物理量比如温度、压力等参量敏感的特性，通过一系列解调技术手段得到外界信息量。光纤既作为传输媒介﹐又作为感知介质，具有体积小、重量轻、监测范围大、耐腐蚀、不受电磁干扰、成本低等独特优势，在桥梁、建筑、油气、电力等领域中受到广泛应用。

得益于光电振荡环路高精度的优势，基于光电振荡环路的传感系统近些年也备受国内外关注。2016年，Yiping Wang和Jiejun Zhang等人利用OEO实现了高灵敏度温度传感(An optoelectronic oscillator for high sensitivity temperature sensing)，用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)、色散补偿光纤和光电探测器实现了一个单通带微波光子滤波器，MZI的一个臂被用作测量温度变化的感测臂，而另一个用作参考臂，当温度改变时，两臂之间的长度差改变，滤波器的中心频率发生变化，导致OEO的振荡频率变化，从而得到传感臂的温度变化。但是这种传感方式只能同时监测一种环境变量，当存在多种变化量时，最终结果会耦合在一起，无法知道某一具体变量的信息。2017年，ZhiQiang Fan、Jun Su等人利用双OEO实现了长距离、高精度的温度不敏感的距离测量(High-precision and long-rangedistance measurement independent of temperature based on two optoelectronicoscillators)，其中一个OEO用作参考，而另一个OEO用作传感，两个OEO共用一段长光纤，周围环境(如温度)对两个环路的影响主要作用在长光纤上，导致两个环路的振荡频率的改变量基本相同，通过将两个OEO产生的振荡信号进行拍频消除环境对该结构的影响。这种方法解决了温度、应变交叉耦合的问题，但是会抵消一个待测参量，无法同时获取两个待测参量。

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，提供一种基于光电振荡环路的多参量光纤传感方法，可同时对同一环境下的多个不同参量进行准确测量。

一种基于光电振荡环路的多参量光纤传感方法，使用N个具有不同传感光纤的光电振荡环路对同一环境中的N个待测参量同时进行传感测量，分别得到所述N个光电振荡环路各自的输出频率与N个待测参量之间的关系式，N为大于等于2的整数；对所述N个关系式进行联立求解，得到所述N个待测参量。

优选地，所述N个光电振荡环路共用同一光源。

基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

一种基于光电振荡环路的多参量光纤传感装置，包括：

N个具有不同传感光纤光电振荡环路，用于对同一环境中的N个待测参量同时进行传感测量，分别得到所述N个光电振荡环路各自的输出频率与N个待测参量之间的关系式，N为大于等于2的整数；

数据处理单元，用于对所述N个关系式进行联立求解，得到所述N个待测参量。

优选地，所述N个光电振荡环路共用同一光源。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：