CN111473857A - 用于低频探测的分布式光纤传感系统 - Google Patents

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CN111473857A
CN111473857A CN202010346733.6A CN202010346733A CN111473857A CN 111473857 A CN111473857 A CN 111473857A CN 202010346733 A CN202010346733 A CN 202010346733A CN 111473857 A CN111473857 A CN 111473857A
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michelson interferometer
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徐团伟
马丽龙
杨恺恒
李芳�
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Institute of Semiconductors of CAS
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181—Geophones

Abstract

本发明公开了一种用于低频探测的分布式光纤传感系统，包括：环形连接的脉冲光产生模块、掺铒光纤放大器、第一耦合器、第一迈克尔逊干涉仪、第一光电探测器和数据采集处理反馈卡；环形器；相位信号采集模块，包括第二迈克尔逊干涉仪，其一端口连接至第二光电探测器，其另一电学端口连接至一载波电路，且第二光电探测器和载波电路连接至一数据采集卡，以及信号处理机，接收待解调相位信号并通过相位生成载波解调算法进行解调。本发明公开的分布式光纤传感系统，通过引入闭环反馈功能，抑制高相干光源、声光调制器以及掺铒光纤放大器等器件自身和环境缓变引入的低频噪声，解决现有分布式光纤声传感技术低频噪声高，难以有效探测低频振动信号的问题。

Description

用于低频探测的分布式光纤传感系统
技术领域
本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种用于低频探测(测量动态振动、地震波和声信号)的分布式光纤传感系统。
背景技术
低频动态振动传感是微弱次声波及地震波探测的基础，地震勘探行业的地球物理学家长期以来已经认识到了把地震测量带宽扩展到远低于10Hz的潜在好处。地震激发产生的低频在地下传播要比高频快得多。因此，在地震谱低端可获得的能量对深层勘探目标(例如盐下或玄武岩下区带)和深层地壳研究就尤为重要。在世界上许多地区，高频通常有严重的衰减、散射和频散，以至于不能提供探测这类目标所需的有用信号。低频还在反演处理中扮演了重要角色，通过这种方法，地震数据被转换为声阻抗剖面，并最终转换为油藏特性。此外，低频振动传感技术在地震及海啸等重大自然灾害的预警、核爆炸次生波监测、大型结构与大型机械的振动监测、惯性导航系统、周界安全监测等领域都具有极其重要的应用价值。
分布式声传感(Distributed Acoustic Sensing，DAS)技术利用相干瑞利散射光的相位而非光强来探测音频范围内的声音或振动等信号，不仅可以利用相位幅值大小来提供声音或振动事件强度信息，还利用线性定量测量值来实现对声音或振动事件相位和频率信息的获取。基于相位生成载波的新型分布式声传感技术(徐团伟等，基于相位生成载波技术的分布式光纤传感系统，专利申请号201410032610.X)，通过在被测信号带宽之外的高频带上引入一个相位载波信号，将被测信号调制到载波信号的边带上，，并使被测信号与低频扰动的频带分隔，进一步解调出被测信号。该系统对硬件要求低，无需GS/s采样率的高速数据采集设备，可有效实现大相位信号的动态测量，且能够消除相位相消衰落问题。
把地震波探测的有效带宽扩展到远低于10Hz是一个多方面的挑战，噪声强度随频率降低呈指数增加。现有的基于相位生成载波技术的分布式光纤传感系统在低频段同样存在较高噪声，主要原因是窄线宽高相干光源、声光调制器和掺铒光纤放大器等光学器件受1/f噪声影响，随着频率的降低，器件自身的噪声显著提高，此外仪器所处环境(非指传感光纤所处环境)低频扰动也会影响系统的低频特性，因此上述分布式光纤传感系统难以满足低频弱振动信号的探测。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于低频探测的分布式光纤传感系统，以至少部分解决以上技术问题。
(二)技术方案
本发明公开了一种一种用于低频探测的分布式光纤传感系统，包括：
脉冲光产生模块，产生周期性重复脉冲光；
反馈控制模块，包括环形连接的所述脉冲光产生模块、掺铒光纤放大器、第一耦合器、第一迈克尔逊干涉仪、第一光电探测器和数据采集处理反馈板卡，经第一迈克尔逊干涉仪形成第一干涉信号，通过第一光电探测器转化为电信号，并经数据采集处理反馈板卡进行低通滤波和比例积分微分控制反馈至脉冲光产生模块，得到降低自身低频噪声后的脉冲光输出；
环形器，包括四个端口，第一端口连接至所述第一耦合器，第二端口与光纤光栅相连，第三端口与传感光纤相连，以及第四端口连接至第二迈克尔逊干涉仪，其中，传感光纤接收反馈控制模块降噪后并经光纤光栅滤波后的脉冲光，经第二迈克尔逊干涉仪转化为传感光纤内的背向瑞利散射光的第二干涉信号；
相位信号采集模块，包括第二迈克尔逊干涉仪，其一端口连接至第二光电探测器，其另一电学端口连接至一载波电路，且第二光电探测器和载波电路连接至一数据采集卡，其中，第二干涉信号经第二光电探测器和数据采集卡采样得到时间序列的电信号，电信号包含待解调相位信号；
信号处理机，接收待解调相位信号并通过相位生成载波解调算法进行解调。
一些实施例中，该脉冲光产生模块包括：
窄线宽可调谐激光器，输出连续光；
光隔离器，其输入端与窄线宽可调谐激光器的输出端连接；
调制器，其输入端与所述光隔离器的输出端连接，其输出端连接至掺铒光纤放大器；
脉冲发生器，其输出端连接至调制器的电学输入端，用以将连续光调制成为周期性的脉冲光，且该脉冲光的宽度为10ns-100ns。
进一步的，其中：
一些实施例中，第一耦合器包括两个输出端口，其第一输出端口连接至第一迈克尔逊干涉仪，其第二输出端口连接至环形器。
一些实施例中，第一迈克尔逊干涉仪包括：
第二耦合器，包括四个端口，其第一端口连接至第一耦合器，其第四端口连接至第一光电探测器的输入端；
第一组法拉第旋转镜，其第一输入端与所述第二耦合器的第二端口相连，其第二输入端与所述第二耦合器的第三端口相连。
一些实施例中，第二迈克尔逊干涉仪包括：
第三耦合器，包括四个端口，其第一端口连接至环形器，其第四端口连接至第二光电探测器的输入端；
第二组法拉第旋转镜，其第一输入端与第三耦合器的第二端口相连，其第二输入端通过一相位调制器与第三耦合器的第三端口相连。
一些实施例中，载波电路连接至相位调制器的电学端口。
一些实施例中，第一组法拉第旋转镜和/或第二组法拉第旋转镜均包括两个法拉第旋转镜构成第一或第二迈克尔逊干涉仪。
一些实施例中，第一迈克尔逊干涉仪的双程臂长差不大于脉冲光长度；第二迈克尔逊干涉仪的双程臂长差不小于脉冲光长度。
一些实施例中，窄线宽可调谐激光器的输出波长与光纤光栅的中心波长相同。
一些实施例中，光纤光栅的3dB带宽小于0.2nm；相位调制器用于产生正弦相位调制，且其调制幅度在2rad-4rad之间。
(三)有益效果
本发明通过的该用于低频探测的分布式光纤传感系统，其优点在于：
设置第一迈克尔逊干涉仪及其环形连接结构形成反馈控制模块，以对窄线宽可调谐激光器进行反馈控制，抑制因窄线宽高相干光源、声光调制器以及掺铒光纤放大器等光学器件自身低频噪声和仪器所处环境缓变引入的低频漂移，解决现有分布式光纤声传感技术低频噪声高，难以满足低频弱振动信号探测的问题。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实例和附图对本发明作一详细的描述，其中：
图1是本发明一实施例提供的一种用于低频探测的分布式光纤传感系统的结构示意图；
图2是关于图1中分布式光纤传感系统中光信号传播和数据采样点的关系的示意图。
图中：
窄线宽可调谐激光器 1 光隔离器 2
调制器 3 脉冲发生器 4
掺铒光纤放大器 5 第一耦合器 6
环行器 7 光纤光栅 8
传感光纤 9 第一迈克尔逊干涉仪 100
第二迈克尔逊干涉仪 101 第二耦合器 10A
第三耦合器 10B 第一组法拉第旋转镜 11A、11B
第二组法拉第旋转镜 11C、11D 相位调制器 12
载波电路 13 第一光电探测器 14B
第二光电探测器 14A 数据采集卡 15
信号处理机 16 数据采集处理反馈板卡 17
具体实施方式
下面将详细描述本公开实的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本公开实施例。在以下描述中，为了提供对本公开实施例的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本公开实施例。在其他实例中，为了避免混淆本公开实施例，未具体描述公知的结构、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本公开至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
本发明一实施例提供了一种用于低频探测的分布式光纤传感系统，请参考图1，包括：窄线宽可调谐激光器1、光隔离器2、调制器3、脉冲发生器4、掺铒光纤放大器5、第一耦合器6、环行器7、光纤光栅8、传感光纤9、第一迈克尔逊干涉仪100、第二迈克尔逊干涉仪101、载波电路13、第二光电探测器14A、第一光电探测器14B、数据采集卡15、信号处理机16和数据采集处理反馈板卡17。其中：
窄线宽可调谐激光器1、光隔离器2、调制器3和脉冲发生器4连接构成脉冲光产生模块，用以产生周期性重复脉冲光。其中，窄线宽可调谐激光器1，用以输出连续光，且其输出端与光隔离器2的输入端连接，光隔离器2的输出端与调制器3的输入端相连，调制器3的输出端与掺铒光纤放大器5的输入端相连，脉冲发生器4的输出端与调制器3的电学输入端相连，用以将连续光调制成为周期性的脉冲光；
环形连接的上述脉冲光产生模块、以及掺铒光纤放大器5、第一耦合器6、第一迈克尔逊干涉仪100、第一光电探测器14B和数据采集处理反馈板卡17构成反馈控制模块，用以抑制窄线宽高相干光源、声光调制器以及掺铒光纤放大器等光学器件自身低频噪声和仪器环境缓变引入的低频噪声。其中，掺铒光纤放大器5的输出端与第一耦合器6的输入端相连，第一耦合器6包括两个输出端口，其第一输出端口与第一迈克尔逊干涉仪100的输入端相连，第一迈克尔逊干涉仪100的输出端与第一光电探测器14B的输入端相连，第一光电探测器14B的输出端与数据采集处理反馈板卡17的输入端相连，数据采集处理反馈板卡17的输出端与窄线宽可调谐激光器1的电学调制端相连，进一步的，经第一迈克尔逊干涉仪100形成第一干涉信号，通过第一光电探测器转化为电信号，并经数据采集处理反馈板卡进行低通滤波和比例积分微分控制反馈至该脉冲光产生模块，得到降低自身低频噪声后的脉冲光输出；
环形器7，包括四个端口a、b、c、d，第一耦合器6的第二输出端口与环行器7的第一端口a相连，环行器7的第二端口b与光纤光栅8相连，环行器7的第三端口c与传感光纤9相连，环行器7的第四端口d与第二迈克尔逊干涉仪101的输入端相连，进一步的，传感光纤9接收上述反馈控制模块降噪后并经光纤光栅8滤波后的脉冲光，经第二迈克尔逊干涉仪101转化为传感光纤内的背向瑞利散射光的第二干涉信号；
迈克尔逊干涉仪(101)的输出端与光电探测器(14A)的输入端口相连，光电探测器(14A)的输出端口与数据采集卡(15)的一输入端口相连，载波电路(13)的输出端同时连接迈克尔逊干涉仪(101)的电学接口和数据采集卡(15)的一输入端口，经第二光电探测器14A和数据采集卡15采样得到时间序列的电信号，该电信号包含待解调相位信号；以及信号处理机16，用以接收待解调相位信号并通过相位生成载波解调算法进行解调。其中，数据采集卡15的输出端口与信号处理机16相连。
一些实施例中，第一迈克尔逊干涉仪100，包括：第二耦合器10A和第一组法拉第旋转镜(包括法拉第旋转镜11A和法拉第旋转镜11B)，第二耦合器10A，包括四个端口，其分别与第一耦合器6的一输出端口、法拉第旋转镜11A的输入端、法拉第旋转镜11B的输入端、以及第一光电探测器14B的输入端相连。
一些实施例中，第二迈克尔逊干涉仪101，包括：第三耦合器10B、第二组法拉第旋转镜(包括法拉第旋转镜11C和法拉第旋转镜11D)和相位调制器12，第三耦合器10B，包括四个端口，其分别与环形器7的第四端口d、法拉第旋转镜11C的输入端、相位调制器12的输入端、以及第二光电探测器14A的输入端相连，且相位调制器12的输出端与法拉第旋转镜11D的输入端相连，相位调制器12的电学端口与载波电路13的一输出端相连。
一些实施例中，窄线宽可调谐激光器1输出连续光，其输出波长与光纤光栅8的中心波长一致，光纤光栅8的3dB带宽小于0.2nm。
一些实施例中，脉冲发生器4发射重复脉冲电压信号作用于调制器3，调制连续光产生脉冲光，脉冲电压信号的脉冲宽度在10ns-100ns之间，对应的在传感光纤9传输的脉冲光长度在2米-20米之间。
一些实施例中，不含相位调制器的迈克尔逊干涉仪(即第一迈克尔逊干涉仪100)的双程臂长差不大于脉冲光长度。
一些实施例中，含相位调制器的迈克尔逊干涉仪(即第一迈克尔逊干涉仪101)的双程臂长差不小于脉冲光长度。
一些实施例中，相位调制器用于产生正弦相位调制，且其调制幅度在2rad-4rad之间。
结合以上实施例，窄线宽可调谐激光器采用具有电学波长调谐功能的窄线宽RIO半导体激光器，线宽小于2kHz，无调谐时的工作波长为1550.12nm。窄线宽激光经调制器产生周期性重复脉冲光，调制器采用声光调制器，通过脉冲发生器加载脉冲电压信号，脉冲发生器通常采用10ns-100ns的脉冲宽度，因为光纤的有效折射率约为1.5，对应传感光纤传输的脉冲光长度在2米-20米之间。为了保证传感光纤中的背向瑞利散射光不存在混叠问题，传感光纤中每次只允许存在一个光脉冲，因此脉冲最大重复频率反比于传输光纤长度。脉冲宽度T与脉冲光长度W关系为W＝cT/neff，其中c为真空中的光速，neff为光纤的有效折射率。脉冲最大重复频率fmax与传输光纤长度Ltot关系为fmax＝c/(2neffLtot)。
在本实施例中，脉冲发生器采用50ns脉冲宽度，10kHz重复频率的电信号，对应脉冲光长度约为10米。脉冲光经光隔离器后进入掺铒光纤放大器进行光功率放大，放大后的脉冲光经耦合器分成两路。其中一路进入由耦合器和法拉第旋转镜组成的迈克尔逊干涉仪，然后经光电探测器转化为电信号，电信号经数据采集处理反馈板卡处理后反馈至窄线宽可调谐激光器。不含相位调制器的迈克尔逊干涉仪的双程臂长差不大于脉冲光长度，对其做隔震隔温隔声封装，降低环境扰动对干涉仪的影响。在本实施例中，该迈克尔逊干涉仪双程臂长差为5米。由于该干涉仪的双程臂长差不大于脉冲光长度，因此经短臂反射光信号和经长臂反射光信号存在重叠部分，重叠部分形成干涉信号，数据采集处理反馈板卡通过调节时延采集重叠部分的干涉信号(见图2)，采样率为10kS/s，其干涉信号的表达式为：
Figure BDA0002468910470000081
其中，As是干涉信号的直流项，Bscosφ(t)是干涉信号交流项，干涉相位
φ(t)包括干涉信号初始相位项φ0，声光调制器引入的附加相位项φAOM(t)，掺铒光纤放大器引入的附加相位项φEDFA(t)，以及激光器引入的相位项2πneffΔLsv(t)/c，ΔLs为干涉仪双程臂长差，v(t)＝c/λ为激光器的工作频率。
数据采集处理反馈板卡通过改变输出电压来调节窄线宽可调谐激光器的工作频率，使其静态相位工作点在2nπ+π/2，此时干涉信号可简化为：
Figure BDA0002468910470000082
干涉信号经低通滤波和比例积分微分控制激光器的工作波长v(t)来保证干涉信号Vs为恒定值As，此时声光调制器和掺铒光纤放大器引入的附加低频相位噪声，以及激光器自身以及环境缓慢变化引入的低频相位变化Δφ(t)，通过闭环反馈得到了有效抑制，系统相位变化Δφ(t)取向于0，进而降低了系统自身的低频噪声。
比例积分微分控制的具体实现方法如下：它根据给定值As与实际输出值Vs构成偏差：e(t)＝As(t)-Vs(t)。将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，对窄线宽可调谐激光器的工作频率进行电学调控u(t)。其控制规律为：
Figure BDA0002468910470000091
其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，Ki＝Kp/Ti为积分系数，Kd＝Kp·Td为微分系数。
脉冲光经光隔离器后进入掺铒光纤放大器进行光功率放大，放大后的脉冲光经耦合器的另一路，通过环行器和光纤光栅对放大后的光信号进行滤波，光纤光栅的中心波长与窄线宽激光器的工作波长一致，光纤光栅的3dB带宽小于0.2nm，减少进入传感光纤中的掺铒光纤放大器的自发辐射光。脉冲光沿传感光纤传播过程中产生背向瑞利散射，不同位置产生不同的瑞利散射光，采用传感光纤的长度为10千米。传感光纤的背向瑞利散射光通过环行器的d端口进入由耦合器、法拉第旋转镜和相位调制器组成的迈克尔逊干涉仪。包含相位调制器的迈克尔逊干涉仪的双程臂长差不小于脉冲光长度，在本实施例中该迈克尔逊干涉仪双程臂长差为20米。
经短臂的瑞利散射光和经长臂的瑞利散射光由于存在时延，在某一时刻光电探测器接收到的是两个相隔距离等于单程臂长差的两瑞利散射光的干涉信号。不同时刻对应于不同位置的两瑞利散射光干涉信号，干涉信号经光电探测器和数据采集卡进行高速采样(见图2)，转化为一时间序列的电信号，形成一行数据。每行数据的取样点数(m)取决于数据采集卡的采样率和脉冲重复频率。当采集n个光脉冲产生的瑞利散射干涉信号序列后，将形成m×n的矩阵数据。由于采用脉冲发生器的触发采集功能，因此每列数据对应的采集位置是相同的。在本实施例中，数据采集卡的采样率为100MS/s，每行数据的采样点数m＝10kS。
对于同一位置的干涉信号，由于迈克尔逊干涉仪的一臂上添加了相位调制器，因此在同列数据中的干涉信号中存在一相位调制，其干涉信号的表达式为：
Figure BDA0002468910470000101
其中，A是瑞利散射干涉信号的直流项，B是瑞利散射干涉信号交流项的幅度部分，C是干涉仪的调制幅度，取值在2rad～4rad之间，f0为载波调制频率，φs(t)为传感光纤在该位置待解调的相位信号。由于之前闭环反馈的作用，相位项φAOM(t)+φEDFA(t)+2πneffΔLsv(t)/c处在恒定的2nπ+π/2，该项所包含的系统共有低频相位噪声Δφ(t)得到了抑制，进而保证通过解调传感光纤在该位置的相位信号φs(t)来实现微弱低频振动信号的测量。
待解调的相位信号φs(t)，在信号处理机上通过相位生成载波解调算法来实现。具体实现方法如下：迈克尔逊干涉仪的输出信号分别和载波电路输出电信号的一倍频cos(2πf0t)和二倍频分量cos(4πf0t)相乘，然后经过低通滤波器分别获得含有相位信号π/2+φs(t)的正弦项-BJ2(C)sin[π/2+φs(t)]和余弦项-BJ1(C)cos[π/2+φs(t)](其中，J1(C)和J2(C)分别为第一类1阶和2阶贝塞尔函数)，两项相除后通过反正切算法计算得到带有常系数的相位信号[J2(C)/J1(C)]·(π/2+φs(t))，通过标定可以确定常系数J2(C)/J1(C)，进而得到相位信号π/2+φs(t)。当C＝2.63rad时，J2(C)/J1(C)＝1，无需进行常系数标定就可直接得到相位信号π/2+φs(t)，进而得到待解调相位信号φs(t)。
本公开所提供的上述实施例中，应理解到，所揭露的相关装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述部分或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个部分或模块可以结合或者可以集成到一个系统，或一些特征可以忽略或者不执行。已描述了各种操作和方法。已经以流程图方式以相对基础的方式对一些方法进行了描述，但这些操作可选择地被添加至这些方法和/或从这些方法中移去。另外，尽管流程图示出根据各示例实施例的操作的特定顺序，但可以理解，该特定顺序是示例性的。替换实施例可以可任选地以不同方式执行这些操作、组合某些操作、交错某些操作等。设备的此处所描述的组件、特征，以及特定可选细节还可以可任选地应用于此处所描述的方法，在各实施例中，这些方法可以由这样的设备执行和/或在这样的设备内执行。
虽然已参照几个典型实施例描述了本公开实施例，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开实施例能够以多种形式具体实施而不脱离公开实施例的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于低频探测的分布式光纤传感系统，其特征在于，包括：
脉冲光产生模块，产生周期性重复脉冲光；
反馈控制模块，包括环形连接的所述脉冲光产生模块、掺铒光纤放大器、第一耦合器、第一迈克尔逊干涉仪、第一光电探测器和数据采集处理反馈板卡，经所述第一迈克尔逊干涉仪形成第一干涉信号，通过所述第一光电探测器转化为电信号，并经数据采集处理反馈板卡进行低通滤波和比例积分微分控制反馈至所述脉冲光产生模块，得到降低自身低频噪声后的脉冲光输出；
环形器，包括四个端口，第一端口连接至所述第一耦合器，第二端口与光纤光栅相连，第三端口与传感光纤相连，以及第四端口连接至第二迈克尔逊干涉仪，其中，所述传感光纤接收所述反馈控制模块降噪后并经所述光纤光栅滤波后的脉冲光，经所述第二迈克尔逊干涉仪转化为所述传感光纤内的背向瑞利散射光的第二干涉信号；
相位信号采集模块，包括所述第二迈克尔逊干涉仪，其一端口连接至第二光电探测器，其另一电学端口连接至一载波电路，且所述第二光电探测器和所述载波电路连接至一数据采集卡，其中，所述第二干涉信号经第二光电探测器和数据采集卡采样得到时间序列的电信号，所述电信号包含待解调相位信号；
信号处理机，接收所述待解调相位信号并通过相位生成载波解调算法进行解调。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述脉冲光产生模块包括：
窄线宽可调谐激光器，输出连续光；
光隔离器，其输入端与所述窄线宽可调谐激光器的输出端连接；
调制器，其输入端与所述光隔离器的输出端连接，其输出端连接至所述掺铒光纤放大器；
脉冲发生器，其输出端连接至所述调制器的电学输入端，用以将所述连续光调制成为周期性的脉冲光，且所述脉冲光的宽度为10ns-100ns。
3.根据权利要求2所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述第一耦合器包括两个输出端口，其第一输出端口连接至所述第一迈克尔逊干涉仪，其第二输出端口连接至所述环形器。
4.根据权利要求3所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述第一迈克尔逊干涉仪包括：
第二耦合器，包括四个端口，其第一端口连接至所述第一耦合器，其第四端口连接至所述第一光电探测器的输入端；
第一组法拉第旋转镜，其第一输入端与所述第二耦合器的第二端口相连，其第二输入端与所述第二耦合器的第三端口相连。
5.根据权利要求4所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述第二迈克尔逊干涉仪包括：
第三耦合器，包括四个端口，其第一端口连接至所述环形器，其第四端口连接至所述第二光电探测器的输入端；
第二组法拉第旋转镜，其第一输入端与所述第三耦合器的第二端口相连，其第二输入端通过一相位调制器与所述第三耦合器的第三端口相连。
6.根据权利要求5所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述载波电路连接至所述相位调制器的电学端口。
7.根据权利要求6所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述第一组法拉第旋转镜和/或所述第二组法拉第旋转镜均包括两个法拉第旋转镜构成第一或第二迈克尔逊干涉仪。
8.根据权利要求7所述的分布式光纤传感系统，其特征在于：
所述第一迈克尔逊干涉仪的双程臂长差不大于脉冲光长度；
所述第二迈克尔逊干涉仪的双程臂长差不小于脉冲光长度。
9.根据权利要求8所述的分布式光纤传感系统，其特征在于，所述窄线宽可调谐激光器的输出波长与所述光纤光栅的中心波长相同。
10.根据权利要求9所述的分布式光纤传感系统，其特征在于：
所述光纤光栅的3dB带宽小于0.2nm；
所述相位调制器用于产生正弦相位调制，且其调制幅度在2rad-4rad之间。
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