CN116105777B - 准分布式法珀干涉光纤传感器及其信号解调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了准分布式法珀干涉光纤传感器及其信号解调方法，包括：依次连接的控制中心、驱动电路、可调谐激光器、第一光纤耦合器、光环形器和若干法珀干涉腔，其中，相邻的两个法珀干涉腔之间设置有光纤延迟线；所述光纤延迟线用于实现法珀干涉信号的时分复用；所述光环形器还连接有时分复用器，所述时分复用器连接有若干第二光纤耦合器，所述第二光纤耦合器之间并联，每个所述第二光纤耦合器均连接有PD模块。本发明所提出的准分布式法珀干涉光纤传感器能实现环境参数变化的简单、快速和准确解调。

Description

准分布式法珀干涉光纤传感器及其信号解调方法
技术领域
本发明属于法布里-珀罗干涉、光纤传感技术和时分复用、波分复用的交叉领域，尤其涉及准分布式法珀干涉光纤传感器及其信号解调方法。
背景技术
光纤传感器在海洋科学、土木工程、石油化工、航空航天等领域都有广泛的应用前景，具有电绝缘、抗电磁干扰、灵敏度高、耐高温耐腐蚀、传感器端无源因而本质安全，无需信号转换和放大器即可远距离传输，以及体积小、重量轻等优点。光纤传感器分为功能型和传光型两大类型，包括相位调制、光强调制和波长调制等传感器。相位调制型光纤传感器通常利用光的干涉将相位变化转化为光强变化实现外界参量的检测，比如：压力、应变和温度等，干涉型光纤传感器有光纤马赫-曾德尔、光纤迈克尔逊和光纤法布里-珀罗等干涉仪实现。马赫-曾德尔干涉和迈克尔逊干涉光纤传感器，由于光纤本身的弹光效应很低，所以要获取高灵敏度必须采用很长的光纤，从而导致热稳定性较差、且对振动较敏感；另外，光源本身引起的相位噪声对干涉仪结构的影响也较大，需要高相干度的光源来保证传感器的性能，对光信号在光纤传输时的偏振态要求也非常高，在实际应用中很难做到，因为光纤本身存在的双折射使得光信号在光纤传输时偏振态是随机变化的，因此，这些传感器都存在偏振衰落的问题，即偏振态在光纤内的随机变化将导致干涉条纹对比度的降低。因此，法珀干涉光纤传感器受到了研究人员的青睐。
法珀干涉光纤传感器有非本征型和本征型两种，分别在1988年和1991年被提出，并且都得到了深入的研究。非本征型传感器由入射光纤的端面与反射光纤端面或者压力敏感膜片的内表面形成法布里-珀罗腔，温度敏感性比本征型传感器的低，因此，非本征型法布里-珀罗干涉光纤压力传感器相比于本征型法布里-珀罗干涉光纤压力传感器来说，受到人们更大的青睐，并且已经得到较为广泛的应用。然而，不像FBG、布里渊散射等传感元很容易实现复用或者分布式的传感测量，FP干涉光纤传感器的缺点是不利于复用，从而导致在应用上受到一定的限制；在信号解调方面，人们也在不断研究各种新型的解调方法来提升传感器的分辨率、参数测量精度等性能参数，比如交叉相关解调方法、游标式解调方法等，但是也有跳模、动态范围、程序计算量大小等问题。
综上，针对法布里-珀罗干涉光纤传感器分布式传感的难以复用的问题、解调方法的问题，亟需提出一种准分布式法珀干涉光纤传感器及其信号解调方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出准分布式法珀干涉光纤传感器及其信号解调方法，实现FP腔复用以后快速又简单的寻址。
一方面为实现上述目的，本发明提供了准分布式法珀干涉光纤传感器，包括：依次连接的控制中心、驱动电路、可调谐激光器、第一光纤耦合器、光环形器和若干法珀干涉腔，其中，相邻所述法珀干涉腔之间设置有光纤延迟线；所述光纤延迟线用于实现法珀干涉信号的时分复用；
所述光环形器还连接有时分复用器，所述时分复用器连接有若干第二光纤耦合器，若干所述第二光纤耦合器之间并联，每个所述第二光纤耦合器均连接有PD模块。
可选地，所述可调谐激光器输出的光信号的波长依次对应所述法珀干涉腔的工作波长；其中所述法珀干涉腔的工作波长依次为λ1、λ2、λ3… …λn。
可选地，所述法珀干涉腔由两个光纤端面构成，且两个光纤端面为腔镜，所述法珀干涉腔的腔长均相等；
第一个法珀干涉腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有20%-40%的反射率，而对波长λ2、
λ3……λn全透射；以此类推，第二个法珀干涉腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有20%-40%的反射率，而对波长λ3、λ4… …λn全透射，… …，从而使得若干法珀干涉腔的反射输出信号依次为波长λ1、λ2、λ3……λn的干涉信号，由此实现若干法珀干涉腔的工作波长依次为λ1、λ2、λ3… …λn的准分布式复用。
可选地，所述PD模块均包括：探测器PD和探测器PD’，所述探测器PD连接有除法器，所述探测器PD’连接有条纹计数器，所述除法器和所述条纹计数器均连接信号处理模块。
可选地，所述准分布式法珀干涉光纤传感器还包括：探测器PD*，所述探测器PD*与所述第一光纤耦合器连接，所述探测器PD*还与每个所述PD模块中的所述除法器连接。
另一方面为实现上述目的，本发明还提供了准分布式法珀干涉光纤传感器的信号解调方法，包括：
控制中心控制驱动电路的驱动电压，可调谐激光器基于所述驱动电压输出波长为λ1、λ2、λ3… …λn的光信号，所述光信号经过光纤耦合器、光环形器传输至法珀干涉腔，外界环境信息通过所述法珀干涉腔加载到所述光信号，并以反射干涉信号传输回到所述光环形器；其中，所述光信号的波长依次对应为所述法珀干涉腔的工作波长；
时分复用器将所述光环形器传输的所述反射干涉信号复用为若干波长信号，所述波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块，基于所述PD模块输出所述外界环境信息的地址和对应法珀腔长的总变化量。
可选地，所述波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块后包括：
两路光信号分别由探测器PD和探测器PD’转换成电信号；所述探测器PD’转换的电信号传输至条纹计数器，用于对亮、暗条纹变化的总次数进行计数，基于亮、暗条纹变化的总次数获取条纹的移动方向，基于条纹的移动方向判定法珀干涉腔受环境变化导致的变化方向，其中，条纹计数每增加一次，对应的法珀干涉腔的腔长变化了该法珀腔工作波长的四分之一；所述探测器PD转换的电信号传输至除法器，用于计算法珀干涉腔的腔长变化小于预设腔长的变化量，获取探测器PD转换的电信号变化对应的腔长；
所述条纹计数器的输出和所述除法器的输出，传输至信号处理模块；
信号处理模块基于条纹计数结果、预设腔长和探测器PD转换的电信号变化对应的腔长，获取腔长总变化量；其中，腔长总变化量=条纹计数结果×预设腔长+探测器PD转换的电信号变化对应的腔长。
可选地，对亮、暗条纹变化的总次数进行计数包括：
设所述法珀干涉腔的工作波长初始位置为暗条纹，探测器PD’转换的电信号如果没有检测到变为亮条纹则输出条纹计数值为0，如果检测到变为亮条纹则条纹计数加1，随后如果检测到条纹变为暗条纹则条纹计数再加1，后续出现相邻两次的条纹是亮、暗交替变化时都在前一次的条纹计数值基础上再加1；但是，在条纹计数的过程中如果检测到相邻两次的条纹变化都是亮条纹或者都是暗条纹，那么这时候的条纹计数用前一次的条纹计数值减1，随后如果继续出现亮、暗条纹的交替变化，则每出现一次交替变化条纹计数值都依次减1，直至出现相邻两次的条纹变化是同为亮条纹或者暗条纹，条纹计数值改为加1，直至下一次出现相邻两次的条纹变化同为亮条纹或者暗条纹；如果最后输出的条纹计数值是负数，则把条纹计数值改为对应的正数即可。
可选地，所述波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块后还包括：
通过第一光纤耦合器将光信号传输至探测器PD*，探测器PD*的输出信号与探测器PD的输出信号同时输入至除法器，对光源的功率波动进行补偿。
可选地，驱动电压依次为V1、V2、V3… …Vn时，可调谐激光器对应地输出波长为λ1、λ2、λ3……λn的光信号，而λ1、λ2、λ3……λn分别对应为依次连接的若干法珀干涉腔的工作波长，控制中心根据具体的驱动电压启动PD模块，而其余的PD模块则处于非工作状态，减少探测信号的处理量。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明针对法布里-珀罗干涉光纤传感器分布式传感的难以复用的问题、解调方法的问题，设计一个基于可调谐激光器的、腔长完全一样大小的n个FP腔实现准分布式的复用，把可调谐激光器的各个输出波长与各个FP腔的工作波长对应起来，同时把各个FP腔的工作波长设置在暗条纹的位置或者亮条纹的位置，并且利用干涉亮条纹和暗条纹同时计数加上探测器接收到的电信号变化量确定环境参数引起的腔长总变化量，干涉亮条纹和暗条纹的同时计数避免了在计数过程中干涉条纹变化的方向不确定导致没法准确计算腔长变化量的问题，最终实现环境参数变化的简单、快速和准确解调；另外，由于一个驱动电压对应一个FP腔的工作波长，所以可利用控制中心确定驱动电压进而判定接收到的返回干涉信号是哪个FP腔的，从而实现FP腔复用以后快速又简单的寻址。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的传感器的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的法珀腔的干涉条纹示意图；
图3为本发明实施例的法珀腔结构示意图；
图4为本发明实施例的激光器的锯齿波驱动信号示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本实施例提出了准分布式法珀干涉光纤传感器，包括：依次连接的控制中心、驱动电路、可调谐激光器、第一光纤耦合器、光环形器和若干法珀干涉腔，其中，相邻的两个法珀干涉腔之间设置有光纤延迟线；光纤延迟线用于实现法珀干涉信号的时分复用；
光环形器还连接有时分复用器，时分复用器连接有若干第二光纤耦合器，第二光纤耦合器之间并联，每个第二光纤耦合器均连接有PD模块。
进一步地，可调谐激光器输出的光信号的波长依次对应法珀干涉腔的工作波长；其中法珀干涉腔的工作波长依次为λ1、λ2、λ3… …λn。
进一步地，法珀干涉腔由两个光纤端面构成，且两个光纤端面为腔镜，法珀干涉腔的腔长均相等；
第一个法珀干涉腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有20%-40%的反射率，而对波长λ2、
λ3……λn全透射；以此类推，第二个法珀干涉腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有20%-40%的反射率，而对波长λ3、λ4… …λn全透射，… …，从而使得若干法珀干涉腔的反射输出信号依次为波长λ1、λ2、λ3……λn的干涉信号，由此实现若干法珀干涉腔的工作波长依次为λ1、λ2、λ3… …λn的准分布式复用。
进一步地，PD模块均包括：探测器PD和探测器PD’，探测器PD连接有除法器，探测器PD’连接有条纹计数器，除法器和条纹计数器均连接信号处理模块。
进一步地，准分布式法珀干涉光纤传感器还包括：探测器PD*，探测器PD*与第一光纤耦合器连接，探测器PD*还与每个PD模块中的除法器连接。
本实施例还提出了准分布式法珀干涉光纤传感器的信号解调方法，包括：
控制中心控制驱动电路的驱动电压，可调谐激光器基于驱动电压输出波长为λ1、λ2、λ3… …λn的光信号，光信号经过光纤耦合器、光环形器传输至法珀干涉腔，外界环境信息通过法珀干涉腔加载到光信号，并以反射干涉信号传输回到光环形器；其中，光信号的波长依次对应为法珀干涉腔的工作波长；
时分复用器将光环形器传输的反射干涉信号复用为若干波长信号，波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块，基于PD模块输出外界环境信息的地址和对应法珀腔长的总变化量。
进一步地，波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块后包括：
两路光信号分别由探测器PD和探测器PD’转换成电信号；所述探测器PD’转换的电信号传输至条纹计数器，用于对亮、暗条纹变化的总次数进行计数，基于亮、暗条纹变化的总次数获取条纹的移动方向，基于条纹的移动方向判定法珀干涉腔受环境变化导致的变化方向，其中，条纹计数每增加一次，对应的法珀干涉腔的腔长变化了该法珀腔工作波长的四分之一；所述探测器PD转换的电信号传输至除法器，用于计算法珀干涉腔的腔长变化小于预设腔长的变化量，获取探测器PD转换的电信号变化对应的腔长；
所述条纹计数器的输出和所述除法器的输出，传输至信号处理模块；
信号处理模块基于条纹计数结果、预设腔长和探测器PD转换的电信号变化对应的腔长，获取腔长总变化量；其中，腔长总变化量=条纹计数结果×预设腔长+探测器PD转换的电信号变化对应的腔长。
进一步地，对亮、暗条纹变化的总次数进行计数包括：
设法珀干涉腔的工作波长初始位置为暗条纹，探测器PD’转换的电信号如果没有检测到变为亮条纹则输出条纹计数值为0，如果检测到变为亮条纹则条纹计数加1，随后如果检测到条纹变为暗条纹则条纹计数再加1，后续出现相邻两次的条纹是亮、暗交替变化时都在前一次的条纹计数值基础上再加1；但是，在条纹计数的过程中如果检测到相邻两次的条纹变化都是亮条纹或者都是暗条纹，那么这时候的条纹计数用前一次的条纹计数值减1，随后如果继续出现亮、暗条纹的交替变化，则每出现一次交替变化条纹计数值都依次减1，直至出现相邻两次的条纹变化是同为亮条纹或者暗条纹，条纹计数值改为加1，直至下一次出现相邻两次的条纹变化同为亮条纹或者暗条纹；如果最后输出的条纹计数值是负数，则把条纹计数值改为对应的正数即可。
进一步地，波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块后还包括：
通过第一光纤耦合器将光信号传输至探测器PD*，探测器PD*的输出信号与探测器PD的输出信号同时输入至除法器，对光源的功率波动进行补偿。
进一步地，驱动电压依次为V1、V2、V3… …Vn时，可调谐激光器对应地输出波长为λ1、λ2、λ3……λn的光信号，而λ1、λ2、λ3……λn分别对应为依次连接的若干法珀干涉腔的工作波长，控制中心根据具体的驱动电压启动PD模块，而其余的PD模块则处于非工作状态，减少探测信号的处理量。
进一步地，控制中心和PD模块之间设置有触发器开关，触发器输出n个支路，当控制中心输出光源的驱动电压V1时，则触发器的第1个输出支路有信号输出、其余支路没有信号，PD1模块处于工作状态，一直工作到光纤有返回信号到达PD1模块，以此类推，输出光源的驱动电压V2时，触发器第2个输出支路有信号输出、其余支路没有信号，PD2模块处于工作状态，一直工作到光纤有返回信号到达PD2模块。
本实施例针对法布里-珀罗干涉光纤传感器分布式传感的难以复用的问题、解调方法的问题，设计一个基于可调谐激光器的、腔长完全一样大小的n个FP腔实现准分布式的复用，把可调谐激光器的各个输出波长与各个FP腔的工作波长对应起来，同时把各个FP腔的工作波长设置在暗条纹的位置或者亮条纹的位置，并且利用干涉亮条纹和暗条纹同时计数加上探测器接收到的电信号变化量确定环境参数引起的腔长总变化量，干涉亮条纹和暗条纹的同时计数避免了在计数过程中干涉条纹变化的方向不确定导致没法准确计算腔长变化量的问题，最终实现环境参数变化的简单、快速和准确解调；另外，由于一个驱动电压对应一个FP腔的工作波长，所以可利用控制中心确定驱动电压进而判定接收到的返回干涉信号是哪个FP腔的，从而实现FP腔复用以后快速又简单的寻址。
下面详细说明本实施例中的准分布式法珀干涉光纤传感器的构成以及其信号解调的方法；
如图1所示，本实施例所提出的一种准分布式的法布里-珀罗（简称“法珀或FP”）干涉光纤传感器串联复用在一根光纤上，光源为可调谐激光器，其输出的光信号经耦合器和光环形器依次传输至法珀干涉腔FP1、FP2、FP3… …FPn，相邻两个法珀腔之间有一条光纤延迟线用于实现法珀干涉信号的时分复用，外界环境参数通过FP腔加载到光信号并以反射干涉信号传输回到光环形器。
每个干涉装置法珀腔FP1、FP2、FP3… …FPn的工作波长依次对应λ1、λ2、λ3……λn，可调谐激光器的不同驱动电压V1、V2、V3… …Vn输出对应的波长λ1、λ2、λ3… …λn，实现复用的法珀干涉既是波长编码又是光源的驱动电压编码，同时又因为设计有光纤延迟线所以还是时间信号的编码，波长编码使得各FP腔的干涉信号是独立的、时间编码联合可调谐激光器轻松实现分布式信号的解复用、驱动电压编码可以很容易确定哪个模块电路需要处于工作状态，根据光源的驱动电压即可知道是哪个法珀干涉传感装置获取的环境信息，从而判定其地址信息。复用的所有法珀干涉腔都由两个光纤端面构成腔镜，它们的腔长都相等，干涉条纹如图2所示（图2中的波长所示从小到大排列，相互之间相差(4nL)/k倍，n是干涉腔内介质的折射率、L是干涉腔的长度、k是整数），设定初始状态时各FP腔的工作波长λ1、λ2、λ3……λn如图2中所示，条纹计数为0时条纹的移动量对应光信号强度增加、输出电压增加，电压增加量与腔长变化量对应。
干涉装置的FP腔都由两条光纤的端面构成，将处理好端面的光纤置于准直套管内预设好腔长然后固定，如图3所示；处理好光纤端面插入准直套管之前先对端面进行镀膜，第一个FP腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有20%-40%的反射率，而对波长λ2、λ3……λn全透射，以此类推，第二个FP腔的的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有20%-40%的反射率，而对波长λ3、λ4… …λn全透射，… …，从而使得FP1、FP2、FP3… …FPn的反射输出信号一次是的波长λ1、λ2、λ3……λn干涉信号，这样就实现了FP1、FP2、FP3… …FPn干涉腔的工作波长依次是λ1、λ2、λ3… …λn的准分布式复用，利用这些复用的FP腔对不同位置的参数进行检测。
反射的干涉信号经光环形器到达时分复用器TDM，然后依据光纤延迟线产生的时间差解复用出λ1、λ2、λ3… …λn，时分复用器输出的每个波长信号再由耦合比为50∶50的光纤耦合器（即第二光纤耦合器）分成两路光信号，以干涉腔FP1反射回来的λ1干涉光信号为例，分别由PD1和PD1’转换成电信号，PD1’的电信号用于对亮、暗条纹变化的总次数进行计数，而不是常用的单独对暗条纹或者亮条纹进行计数，条纹计数时：假设所有法珀腔的工作波长初始位置是暗条纹（也可以是初始位置都是亮条纹，相应的条纹计数描述修改一下即可），所以PD1’探测电路如果没有检测到变为亮条纹则输出条纹计数值为0，如果检测到变为亮条纹则条纹计数加1，随后如果检测到条纹变为暗条纹则条纹计数再加1，后续出现相邻两次的条纹是亮、暗交替变化时都在前一次的条纹计数值基础上再加1；但是，在条纹计数的过程中如果检测到相邻两次的条纹变化都是亮条纹或者都是暗条纹，那么这时候的条纹计数用前一次的条纹计数值减1，随后如果继续出现亮、暗条纹的交替变化，则每出现一次交替变化条纹计数值都依次减1，直至出现相邻两次的条纹变化是同为亮条纹或者暗条纹，这时候说明条纹变化方向又出现变化，条纹计数值改为加1，直至下一次出现相邻两次的条纹变化同为亮条纹或者暗条纹；如果最后输出的条纹计数值是负数，则把条纹计数值改为对应的正数即可。显然，利用亮暗条纹变化的总次数进行计数能够确定条纹的移动方向，也就能够判定法珀腔受环境变化导致的变化方向，因此，对亮、暗条纹变化的总次数进行计数的好处是避免了条纹计数时干涉条纹的移动方向不确定的问题，解决了条纹计数的关键问题。本发明的条纹计数每增加一次，对应该FP腔的腔长变化了λ/4，而PD1的电信号变化用于计算腔长变化不到λ/4的变化量，初始状态工作于图2所示的暗条纹λ1处，检测时刻的输出信号与初始时刻的输出信号之差即对应PD1的电信号变化量，具体的电信号差值与腔长变化的对应关系可根据传感器的标定结果获得，因此，信号解调的结果是：
腔长总变化量=条纹计数结果×λ/4 + PD1电信号变化对应的腔长
由于PD1这个分支是检测电信号的大小来判定腔长的变化量，而电信号的大小取决于光强大小，所以PD1的输出信号受光源功率波动的影响，为了消除光源波动的影响，在光源输出端设置一个耦合比为99∶1的光纤耦合器（即第二光纤耦合器），99的支路把光信号传输至各FP干涉复用单元，1的支路直接把光信号传输至探测器PD*，PD*的输出信号与PD1的输出信号同时输入到除法器，从而达到消除光源功率的目的，λ2、λ3……λn的信号被时分复用器解复用出来以后采用与波长λ1光信号一样的方法处理。
图1中的控制中心控制可调谐激光器的驱动电路，驱动信号是如图4所示的锯齿波信号，当驱动电压依次为V1、V2、V3… …Vn时，激光器对应地输出波长为λ1、λ2、λ3… …λn的光信号，而λ1、λ2、λ3……λn分别是FP1、FP2、… …FPn的工作波长，所以通过控制中心确定激光器的驱动电压，控制中心依据具体的驱动电压启动PDn模块的处理电路n（对应图1中的虚线框，n≥1），而其余的PD模块处理电路则处于非工作状态，这样大大减少了探测信号的处理量，再加上光强信号的探测以及条纹计数的方式对传感的干涉信号进行解调，最终简单、快速和准确地输出传感系统获取到的外界环境信息的具体地址和对应法珀腔长的总变化量，进而得到具体的环境信息。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，包括：依次连接的控制中心、驱动电路、可调谐激光器、第一光纤耦合器、光环形器和若干法珀干涉腔，其中，相邻所述法珀干涉腔之间设置有光纤延迟线；所述光纤延迟线用于实现法珀干涉信号的时分复用；
所述光环形器还连接有时分复用器，所述时分复用器连接有若干第二光纤耦合器，若干所述第二光纤耦合器之间并联，每个所述第二光纤耦合器均连接有PD模块；
应用如所述准分布式法珀干涉光纤传感器的信号解调方法，包括：
控制中心控制驱动电路的驱动电压，可调谐激光器基于所述驱动电压输出波长为λ1、λ2、λ3… …λn的光信号，所述光信号经过光纤耦合器、光环形器传输至法珀干涉腔，外界环境信息通过所述法珀干涉腔加载到所述光信号，并以反射干涉信号传输回到所述光环形器；其中，所述光信号的波长依次对应为所述法珀干涉腔的工作波长；
时分复用器将所述光环形器传输的所述反射干涉信号复用为若干波长信号，所述波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块，基于所述PD模块输出所述外界环境信息的地址和对应法珀腔长的总变化量；
所述波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块后包括：
两路光信号分别由探测器PD和探测器PD’转换成电信号；所述探测器PD’转换的电信号传输至条纹计数器，用于对亮、暗条纹变化的总次数进行计数，基于亮、暗条纹变化的总次数获取条纹的移动方向，基于条纹的移动方向判定法珀干涉腔受环境变化导致的变化方向，其中，条纹计数每增加一次，对应的法珀干涉腔的腔长变化了该法珀腔工作波长的四分之一；所述探测器PD转换的电信号传输至除法器，用于计算法珀干涉腔的腔长变化小于预设腔长的变化量，获取探测器PD转换的电信号变化对应的腔长；
所述条纹计数器的输出和所述除法器的输出，传输至信号处理模块；
信号处理模块基于条纹计数结果、预设腔长和探测器PD转换的电信号变化对应的腔长，获取腔长总变化量；其中，腔长总变化量=条纹计数结果×预设腔长+探测器PD转换的电信号变化对应的腔长。
2.根据权利要求1所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，所述可调谐激光器输出的光信号的波长依次对应所述法珀干涉腔的工作波长；其中所述法珀干涉腔的工作波长依次为λ1、λ2、λ3… …λn。
3.根据权利要求2所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，所述法珀干涉腔由两个光纤端面构成，且两个光纤端面为腔镜，所述法珀干涉腔的腔长均相等；
第一个法珀干涉腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ1具有20%-40%的反射率，而对波长λ2、
λ3……λn全透射；以此类推，第二个法珀干涉腔的右侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有100%的反射率、左侧光纤端面镀膜使其对波长λ2具有20%-40%的反射率，而对波长λ3、λ4……λn全透射，… …，从而使得若干法珀干涉腔的反射输出信号依次为波长λ1、λ2、λ3… …λn的干涉信号，由此实现若干法珀干涉腔的工作波长依次为λ1、λ2、λ3… …λn的准分布式复用。
4.根据权利要求1所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，所述PD模块均包括：探测器PD和探测器PD’，所述探测器PD连接有除法器，所述探测器PD’连接有条纹计数器，所述除法器和所述条纹计数器均连接信号处理模块。
5.根据权利要求4所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，所述准分布式法珀干涉光纤传感器还包括：探测器PD*，所述探测器PD*与所述第一光纤耦合器连接，所述探测器PD*还与每个所述PD模块中的所述除法器连接。
6.根据权利要求1所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，对亮、暗条纹变化的总次数进行计数包括：
设所述法珀干涉腔的工作波长初始位置为暗条纹，探测器PD’转换的电信号如果没有检测到变为亮条纹则输出条纹计数值为0，如果检测到变为亮条纹则条纹计数加1，随后如果检测到条纹变为暗条纹则条纹计数再加1，后续出现相邻两次的条纹是亮、暗交替变化时都在前一次的条纹计数值基础上再加1；但是，在条纹计数的过程中如果检测到相邻两次的条纹变化都是亮条纹或者都是暗条纹，那么这时候的条纹计数用前一次的条纹计数值减1，随后如果继续出现亮、暗条纹的交替变化，则每出现一次交替变化条纹计数值都依次减1，直至出现相邻两次的条纹变化是同为亮条纹或者暗条纹，条纹计数值改为加1，直至下一次出现相邻两次的条纹变化同为亮条纹或者暗条纹；如果最后输出的条纹计数值是负数，则把条纹计数值改为对应的正数即可。
7.根据权利要求6所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，所述波长信号由第二光纤耦合器分成两路光信号进入PD模块后还包括：
通过第一光纤耦合器将光信号传输至探测器PD*，探测器PD*的输出信号与探测器PD的输出信号同时输入至除法器，对光源的功率波动进行补偿。
8.根据权利要求1所述的准分布式法珀干涉光纤传感器，其特征在于，驱动电压依次为V1、V2、V3… …Vn时，可调谐激光器对应地输出波长为λ1、λ2、λ3……λn的光信号，而λ1、λ2、λ3……λn分别对应为依次连接的若干法珀干涉腔的工作波长，控制中心根据具体的驱动电压启动PD模块，而其余的PD模块则处于非工作状态，减少探测信号的处理量。
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