CN205607417U - 一种分布式光纤m-z干涉仪的扰动信号测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种分布式光纤M‑Z干涉仪的扰动信号测量装置，光源与Y分器一端口连；第一环形器一端口与Y分器二端口连，二端口与第一耦合器一端口连，第一传感光纤与第一耦合器二端口、第二耦合器一端口连，第二传感光纤与第一耦合器三端口、第二耦合器二端口连；第二环形器一端口与Y分器三端口连接，第三传感光纤与二端口、第二耦合器三端口连；两光电探测器的输入端分别与两环形器三端口连；两光电探测器输出端与数据采集装置连；数据采集装置与信号分析装置连，数据采集装置与报警装置连；第四传感光纤与光源光轴平行设置，与光时域反射计连。本实用新型通过双M‑Z干涉仪的设置，增大了光纤扰动信号的检测距离和范围，实现扰动信号的准确定位。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感领域，具体涉及一种分布式光纤M-Z干涉仪的扰动信号测量装置。
背景技术
光纤传感技术是20世纪70年代末的新兴技术之一。光纤干涉仪是基于光干涉技术用于检测的光纤传感器系统，是光纤通信、光纤传感技术领域内的重要光器件之一，其测量精度比普通光纤传感器的测量精度更高，它不仅具有传统的干涉仪功能，而且可以测量压力、应力、应变、磁场、折射率、微震动、微位移等等，用途非常广泛。光纤干涉仪输出的是激光的相位信息，而光电探测器只能检测到光的强度信号，因此必须将光相位信号转换成相应的光强信号。传统的光纤M-Z干涉仪(光纤马赫曾德干涉仪)是光相位解调的方法之一，它是一种双臂式的干涉结构，通过检测到的干涉结果获得随时间和空间变化的被测量的信息。在对光纤上的扰动信号进行定位测量时，采用传统的光纤马赫曾德干涉仪只能测量出其信号的大致位置，而不能测量出信号的具体位置。
实用新型内容
针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种分布式光纤M-Z干涉仪的扰动信号测量装置，能实现对扰动信号的准确定位，并能实现长距离大范围的检测。
为实现上述目的，本实用新型提供一种分布式光纤M-Z干涉仪的扰动信号测量装置，包括：
光源，其输出端与Y型分配器的第一端口连接；
第一三端口环形器，其第一端口与所述Y型分配器的第二端口连接，所述第一三端口环形器的第二端口与第一三端口耦合器的第一端口连接，所述第一三端口耦合器的第二端口与第一传感光纤的一端连接，所述第一传感光纤的另一端与第二三端口耦合器的第一端口连接，所述第一三端口耦合器的第三端口与第二传感光纤的一端连接，所述第二传感光纤的另一端与所述第二三端口耦合器的第二端口连接；
第二三端口环形器，其第一端口与所述Y型分配器的第三端口连接，所述第二三端口环形器第二端口与第三传感光纤的一端连接，所述第三传感光纤的另一端与所述第二三端口耦合器的第三端口连接；
第一光电探测器，其输入端与所述第一三端口环形器的第三端口连接，所述第一光电探测器的输出端与数据采集装置的输入端连接；
第二光电探测器，其输入端与所述第二三端口环形器的第三端口连接，所述第二光电探测器的输出端与所述数据采集装置的输入端连接；
信号分析装置，其输入端与所述数据采集装置的输出端连接，所述信号分析装置的输出端与报警装置连接；
第四传感光纤，其与所述光源的光轴平行设置，所述第四传感光纤的一端与光时域反射计连接。
作为本实用新型进一步改进，还包括压电陶瓷，所述第一传感光纤环绕在所述压电陶瓷上。
作为本实用新型进一步改进，所述信号分析装置包括放大电路、AD转换电路、稳压电路、指示电路和ARM微处理器。
作为本实用新型进一步改进，所述报警装置显示器和蜂鸣器。
作为本实用新型进一步改进，所述显示器为LED显示屏或液晶显示屏。
作为本实用新型进一步改进，所述光源为宽带光源。
本实用新型的有益效果为：
1、结构简单，易于实现；
2、通过测量两路干涉信号的时延，可以分辨出光纤上扰动信号的大致位置；
3、通过与光轴平行布设的传感光纤，可以实现对扰动信号的准确定位；
4、双M-Z干涉仪的设置，构成分布式的系统结构，进一步增大了检测距离和检测范围。
附图说明
图1为本实用新型一种分布式光纤M-Z干涉仪的扰动信号测量装置的结构示意图。
图中：
1、光源；2、Y型分配器；31、第一三端口环型；32、第二三端口环形器；41、第一三端口耦合器；42、第二三端口耦合器；51、第一传感光纤；52、第二传感光纤；53、第三传感光纤；54、第四传感光纤；61、第一光电探测器；62、第二光电探测器；7、数据采集装置；8、信号分析装置；9、报警装置；10、光时域反射计；11、压电陶瓷。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例的一种分布式光纤M-Z干涉仪的扰动信号测量装置，包括两个光纤M-Z干涉仪和一平行于光轴的传感光纤。
光源1的输出端与Y型分配器2的第一端口连接；第一三端口环形器31的第一端口与Y型分配器2的第二端口连接，第一三端口环形器31的第二端口与第一三端口耦合器41的第一端口连接，第一三端口耦合器41的第二端口与第一传感光纤51的一端连接，第一传感光纤51的另一端与第二三端口耦合器42的第一端口连接，第一三端口耦合器41的第三端口与第二传感光纤52的一端连接，第二传感光纤52的另一端与第二三端口耦合器42的第二端口连接；第二三端口环形器32的第一端口与Y型分配器2的第三端口连接，第二三端口环形器32第二端口与第三传感光纤53的一端连接，第三传感光纤53的另一端与第二三端口耦合器42的第三端口连接；第一光电探测器61的输入端与第一三端口环形器31的第三端口连接，第一光电探测器61的输出端与数据采集装置7的输入端连接；第二光电探测器62的输入端与第二三端口环形器32的第三端口连接，第二光电探测器62的输出端与数据采集装置7的输入端连接；信号分析装置8的输入端与数据采集装置7的输出端连接，信号分析装置8的输出端与报警装置9连接；第四传感光纤54与光源1的光轴平行设置，第四传感光纤54的一端与光时域反射计10连接。
进一步的，为了抵消因温度的变化而产生的相位波动，获得相位正交偏置条件，还包括压电陶瓷11，第一传感光纤51环绕在压电陶瓷11上。
光源1发出的相干光经Y型分配器2分为光强相等的两束激光分别进入两个三端口环形器，第一三端口环形器31出射的光经过第一三端口耦合器41进入第一传感光纤51和第一传感光纤52，两个传感光纤产生的信号光经第二三端口耦合器42汇合形成第一干涉拍频信号，经过第一三端口环形器31出射后，经第一光电探测器61检测，第二三端口耦合器42出射的信号光与第二三端口环形器出射的信号光汇合形成第二干涉拍频信号，经过第二三端口环形器32出射后，经第二光电探测器62检测。
信号分析装置8包括放大电路、AD转换电路、稳压电路、指示电路和ARM微处理器。报警装置9显示器和蜂鸣器。显示器为LED显示屏或液晶显示屏。两个光电探测器检测到的光强发生变化，光信号经过光电探测器后变成电信号，数据采集装置7采集电信号，再经过信号分析装置8的放大电路放大、AD转换后进入ARM微处理器进行处理，处理后的振幅信号通过报警装置9显示并报警提示。信号分析装置8的稳压电路用于稳定直流电压，指示电路用于指示工作状态。
本实施例中的光源1为宽带光源。
具体使用时，当光纤周围存在扰动信号时，可以测量M-Z干涉仪两路干涉信号的时延，可以分辨出光纤上扰动信号的大致位置。第四传感光纤54与宽带光源1的光轴平行布设，当获知扰动信号的大致位置时，采用光时域反射计8对该位置的光纤进行测量，通过监测返回来的散射光强度，准确定位出扰动信号的具体位置。双M-Z干涉仪的设置，构成分布式的系统结构，进一步增大了检测距离和检测范围。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种分布式光纤M-Z干涉仪的扰动信号测量装置，其特征在于，包括：
光源(1)，其输出端与Y型分配器(2)的第一端口连接；
第一三端口环形器(31)，其第一端口与所述Y型分配器(2)的第二端口连接，所述第一三端口环形器(31)的第二端口与第一三端口耦合器(41)的第一端口连接，所述第一三端口耦合器(41)的第二端口与第一传感光纤(51)的一端连接，所述第一传感光纤(51)的另一端与第二三端口耦合器(42)的第一端口连接，所述第一三端口耦合器(41)的第三端口与第二传感光纤(52)的一端连接，所述第二传感光纤(52)的另一端与所述第二三端口耦合器(42)的第二端口连接；
第二三端口环形器(32)，其第一端口与所述Y型分配器(2)的第三端口连接，所述第二三端口环形器(32)第二端口与第三传感光纤(53)的一端连接，所述第三传感光纤(53)的另一端与所述第二三端口耦合器(42)的第三端口连接；
第一光电探测器(61)，其输入端与所述第一三端口环形器(31)的第三端口连接，所述第一光电探测器(61)的输出端与数据采集装置(7)的输入端连接；
第二光电探测器(62)，其输入端与所述第二三端口环形器(32)的第三端口连接，所述第二光电探测器(62)的输出端与所述数据采集装置(7)的输入端连接；
信号分析装置(8)，其输入端与所述数据采集装置(7)的输出端连接，所述信号分析装置(8)的输出端与报警装置(9)连接；
第四传感光纤(54)，其与所述光源(1)的光轴平行设置，所述第四传感光纤(54)的一端与光时域反射计(10)连接。
2.根据权利要求1所述的扰动信号测量装置，其特征在于，还包括压电陶瓷(11)，所述第一传感光纤(51)环绕在所述压电陶瓷(11)上。
3.根据权利要求1所述的扰动信号测量装置，其特征在于，所述信号分析装置(8)包括放大电路、AD转换电路、稳压电路、指示电路和ARM微处理器。
4.根据权利要求1所述的扰动信号测量装置，其特征在于，所述报警装置(9)显示器和蜂鸣器。
5.根据权利要求4所述的扰动信号测量装置，其特征在于，所述显示器 为LED显示屏或液晶显示屏。
6.根据权利要求1所述的扰动信号测量装置，其特征在于，所述光源(1)为宽带光源。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020125692A1 (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 中兴通讯股份有限公司 | 确定扰动源位置的方法及装置、存储介质和电子装置 |
| CN112923854A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-08 | 辽宁省微波光电子工程研究有限公司 | 基于mz干涉实时定位以及声音辨别智能报警系统 |
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2016
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