一种基于光纤声光模互作用的温度和应变同时测量方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤声光模互作用的温度和应变同时测量方法，利用光纤中激发的某一个光模与对应激发的多声模之间的互作用产生多峰布里渊增益谱，从多峰布里渊增益谱中任意选取两个增益峰的某一特征量进行比对测量，或任意选取一个增益峰的某两个特征量进行比对测量，获取布里渊频移和/或布里渊增益系数随温度和应变的感知灵敏系数，构成系数矩阵，通过求解矩阵方程获取温度和应变，实现温度和应变的同时测量；本发明提供的温度和应变同时测量方法，在消除温度和应变交叉敏感不利影响的同时，无需引入额外的测量机制或设备，具有结构简易、鲁棒性强，测量准确度高的特点。

主权项

一种基于光纤声光模互作用的温度和应变同时测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据光波场在光纤中传输所满足的模式本征方程，以及光纤的结构特性，获得光纤中允许激励的所有光模的个数、种类及光模在光纤横截面上的模场分布；(2)从所有允许激励的光模中任意选取一个光模，根据声波场在光纤中传输所满足的模式本征方程，获得所述光模所对应激发的多声模的个数、种类，以及多声模在光纤横截面上的模场分布；(3)根据所述声波场在光纤中传输所满足的模式本征方程，获得所述光模与对应多声模互作用产生的多个布里渊频移；根据所述光模在光纤横截面上的模场分布，以及所述光模所对应激发的多声模的个数、种类、多声模在光纤横截面上的模场分布，以及布里渊增益系数与声光模的模场耦合效率的关系，获得所述光模与对应多声模互作用产生的多个布里渊增益系数；并根据所述布里渊频移和布里渊增益系数，获得多峰布里渊增益谱；(4)根据光纤横截面上光波的折射率和声波的纵向速率随温度和应变变化的关系，以及光波的折射率和声波的纵向速率与布里渊增益谱的关系，获得所述光模与对应多声模互作用产生的多峰布里渊增益谱随温度和应变变化的关系；(5)从所述光模与对应多声模互作用产生的多峰增益谱中任意选取两个增益峰的某一个特征量进行比对测量，或任意选取一个增益峰的某两个特征量进行比对测量，获取布里渊频移随温度的变化系数布里渊频移随应变的变化系数布里渊增益系数随温度的变化系数和布里渊增益系数随应变的变化系数并根据所述和建立布里渊频移和/或布里渊增益系数与温度和应变的系数矩阵关系，通过求解矩阵方程获取光纤的温度和应变。