详情

原文传递一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法

专利名称：	一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法
摘要：	本发明提供了一种基于光纤M‑Z干涉的异常扰动信号分析方法。该方法包括：构造包括至少两个光耦合器和相位调制器的光纤回路，在其中一个光耦合器与法拉第旋转镜FRM之间设置探测光纤，外界异常扰动信号通过异常扰动点作用于所述探测光纤，FRM对从所述其中一个光耦合器传输过来的光束进行反射；通过光探测器接收所述光纤回路产生的干涉信号，对所述干涉信号进行解调处理得到所述干涉信号的零频点频率，根据所述零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息。本发明的方法以列车运行产生的噪声为振动源，以列车运行轨道旁含有备纤的光纤作为信号传输介质，并经过推导得出零频点频率与异常扰动点到FRM距离的关系，从而对异常扰动信号进行定位。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京交通大学
发明人：	孙强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910217834.0
公开号：	CN109941308A
代理机构：	北京市商泰律师事务所
代理人：	黄晓军
分类号：	B61K9/08(2006.01);B;B61;B61K;B61K9
申请人地址：	100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
主权项：	1.一种基于光纤M-Z干涉的异常扰动信号分析方法，其特征在于，包括: 构造包括至少两个光耦合器和相位调制器的光纤回路，在其中一个光耦合器与法拉第旋转镜FRM之间设置探测光纤，外界异常扰动信号通过异常扰动点作用于所述探测光纤，FRM对从所述其中一个光耦合器传输过来的光束进行反射；通过光探测器接收所述光纤回路产生的干涉信号，对所述干涉信号进行解调处理得到所述干涉信号的零频点频率，根据所述零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息，包括: 异常扰动点到FRM的光纤距离l10的计算公式为： l10＝c/4nfsgnull fsgnull为所述干涉信号的零频点频率，n为光纤折射率，c为光速。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的方法包括: 光源激光器发出的光束经第一光耦合器OC1分割后，分别传输到互相对称的第一光纤回路和第二光纤回路，所述第一光纤回路包括第二光耦合器OC2、第四光耦合器OC4和相位调制器，所述第二光纤回路包括第三光耦合器OC3、OC4和相位调制器，在OC4与法拉第旋转镜FRM之间设置探测光纤，外界异常扰动信号通过异常扰动点作用于所述探测光纤，FRM对从OC4传输过来的光束进行反射；通过第一光探测器PD1接收所述第一光纤回路产生的干涉信号，通过第二光探测器PD2接收所述第二光纤回路产生的干涉信号，通过对干涉信号进行解调处理分别计算出所述PD1、所述PD2接收到的干涉信号对应的零频点频率，根据所有干涉信号对应的零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：设所述异常扰动点到FRM之间的光纤长度为l10，OC4到异常扰动点之间的距离为l9，OC2经过相位调制器到达OC4的光纤长度为l5，OC2不经过相位调制器到达OC4的光纤长度为l6；第一光探测器PD1接收的第一光纤回路产生的干涉信号I12的计算公式为：其中，E为光路中的场强，ωs为光波角频率，τt1＝n(l5+l6+2l9+2l10)/c，τa1＝n(l6-l5)/c，τb＝nl10/c，n为光纤折射率，c为光速。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于： OC3经过相位调制器到达OC4的光纤长度为l8，OC3不经过相位调制器到达OC4的光纤长度为l7；第二光探测器PD2接收的第二光纤回路产生的干涉信号I34的计算公式为：其中，E为光路中的场强，ωs为光波角频率，τt2＝n(l7+l8+2l9+2l10)/c，τa2＝n(l8-l7)/c，τb＝nl10/c，n为光纤折射率，c为光速。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的通过对干涉信号进行解调处理分别计算出所述PD1、所述PD2接收到的干涉信号对应的零频点频率，根据所有干涉信号对应的零频点频率确定所述异常扰动点的位置信息，包括：在光探测器PD1接收到两路干涉信号后，通过相应的解调技术得出两路干涉信号之间的相位差，并对相位差进行傅里叶变换推导出干涉信号I12对应的零频点频率在光探测器PD2接收到两路干涉信号后，通过相应的解调技术得出两路干涉信号之间的相位差，并对相位差进行傅里叶变换推导出干涉信号I34对应的零频点频率异常扰动点到法拉第旋转镜FRM之间的光纤距离的计算公式为：。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤回路设置在列车运行轨道旁，所述外界异常扰动信号为列车运行产生的噪声信号。
所属类别：	发明专利