[发明专利]基于四芯光纤的分布式正交矢量扰动传感系统

摘要

本发明提出了一种基于四芯光纤的分布式正交矢量扰动传感系统，可用于分布式光纤传感与测量。该系统由光源(1)，1×2光纤分光器(2)，两个三端口光纤环形器(3)和(4)，两个2×2光纤耦合器(5)和(6)，四芯光纤(7)，X方向扰动的两个光电探测器(11)和(12)及其差动信号放大处理电路(15)，Y方向扰动的两个光电探测器(13)和(14)以及差动信号放大处理电路(16)组成。该系统可实现分布式测量、微小扰动测量、振动的矢量探测。同时，系统中的干涉信号得到倍增、环境温度影响被消除。由于四个纤芯对称分布于中轴线之外，外界横向扰动使纤芯间形成差动放大的机械形变。因此，四芯光纤的使用极大地增强了微小扰动信号的响应能力。

主权项

一种基于四芯光纤的分布式正交矢量扰动传感系统，该系统由光源(1)，1×2光纤分光器(2)，两个三端口光纤环形器(3)和(4)，两个2×2光纤耦合器(5)和(6)，四芯光纤(7)，X方向扰动的两个光电探测器(11)和(12)及其差动信号放大处理电路(15)，Y方向扰动的两个光电探测器(13)和(14)以及差动信号放大处理电路(16)组成；其结构特征为：由光源(1)发出的光脉冲，经1×2光纤分光器(2)后，分别输入X和Y方向两个正交独立的扰动探测系统，对于X方向探测系统而言，来自1×2光纤分光器(2)的光脉冲经过三端口光纤环形器(3)后，抵达2×2光纤耦合器(5)，该脉冲光被2×2光纤耦合器分成两路，传送到四芯光纤(7)的用于探测X方向扰动的一对纤芯(7X)，探测X方向扰动的两路后向瑞利散射光沿着(7X)的两个纤芯传回耦合器(5)，两路后向瑞利散射光发生干涉，相干信号分别被X方向扰动探测系统的两路光电探测器(11)和光电探测器(12)所接收，经过差动信号放大处理电路(15)后，X方向测量结束；对于Y方向扰动探测系统而言，使用了四芯光纤中的其余两个纤芯(7Y)，其信号探测过程与X方向扰动相同。