| 主权项 |
一种光频域反射分布式振动频率传感与定位装置，其特征在于，包括：可调谐激光器（1）、1：99光分束器（4）、调谐信号控制模块（22）、基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）、主干涉仪系统（20）和计算机（11）；其中：可调谐激光器（1）：用于为系统提供光源，光源采用超窄线宽线性调谐回音壁模式自注入锁模激光光源，其光频能够进行线性扫描，光源由调谐信号控制模块（22）控制，所述调谐信号控制模块（22）根据要求产生三角波或锯齿波来驱动可调谐激光器（1）；1：99光分束器（4）：可调谐激光器（1）的出射光由所述1:99光分束器（4）的a端口进入，并以1：99的比例分别从所述1：99光分束器（4）的b端口和c端口分配到基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）和主干涉仪系统（20）；基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）：实现等光频间距采样，其目的是抑制光源的非线性扫描；包括隔离器（10）、第一50：50耦合器（5）、第一法拉第旋转镜（8）和第二法拉第旋转镜（9）、延迟光纤（7）、探测器（2）和时钟倍频电路模块（6）；隔离器（10）用于防止第一50：50耦合器（5）的b端口的反射光进入可调谐激光器（1）；所述第一50：50耦合器（5）用于光干涉，光从第一50：50耦合器（5）的b端口进入，从第一50：50耦合器（5）的c端口和d端口出射，分别被基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）的两臂的第一法拉第旋转镜（8）和第二法拉第旋转镜（9）反射，并返回到第一50：50耦合器（5）的c端口和d端口，两束光在第一50：50耦合器（5）中发生干涉，从第一50：50耦合器（5）的a端口输出；第一法拉第旋转镜（8）和第二法拉第旋转镜（9）用于为干涉仪（20）提供反射，且能够消除干涉仪（20）的偏振衰落现象；延迟光纤（7）用于实现非等臂的拍频干涉，能够根据拍频和延迟光纤长度得到光频；探测器（2）用于采集第一50：50耦合器（5）a端口的出射光，从而基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）的干涉拍频信号；时钟倍频电路模块（6）的一端接入探测器（2）用于将基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）的干涉拍频信号倍频；主干涉仪系统（20）包括环行器（13）、50：50分束器（3），第二50：50耦合器（14）、参考臂（18）、测试臂（19）、偏振控制器（12）、传感光缆（15）和平衡探测器（16）以及采集装置（17）；基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）中即使采用较短的延迟光纤（7）时，钟倍频电路模块（6）将基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）输出的干涉信号倍频，将倍频后的信号接入采集装置（17），作为采集装置（17）的外部时钟信号；50：50分束器（3）作用是马赫泽德干涉仪分束，光从50：50分束器（3）的a端口进入，经过50：50分束器（3）的b端口进入参考臂（18）的偏振控制器（12），经过50：50分束器（3）的c端口进入测试臂（19）的环行器（13）的a端口；参考臂（18）上的偏振控制器（12）：调节参考光偏振态，使其在偏振分束时两个正交方向上光强基本一致；测试臂（19）上的环行器（13）：光从环行器（13）的a端口进入，从环行器（13）的c端口进入传感光缆（15），而传感光缆（15）的背向散射光从环行器（13）的c端口进入，从环行器（13）的b端口输出；第二50：50耦合器（14）：将参考臂（18）上的参考光与测试臂（19）上背向散射光通过第二50：50耦合器（14）的a端口和b端口进入该第二耦合器（14）进行合束，形成拍频干涉并从该第二50：50耦合器（14）的c端口和d端口输出；平衡探测器（16）分别接入第二50：50耦合器（14）的c端口和d端口；采集装置（17）将平衡探测器（16）输出的模拟电信号采集到计算机（11），其中采集装置（17）的时钟源来自基于辅助干涉仪的时钟触发系统（21）；计算机（11）：对采集装置（17）采集的干涉信号进行数据处理，实现基于瑞利散射光谱相关系数的分布式扰动传感。 |
