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申请/专利权人：中国计量大学

摘要：本发明涉及基于OTDR的F‑P干涉型传感头多点测量方法及装置，包括OTDR、长距离单模光纤延迟线、滤波器、FP传感头；利用耦合器制作出一个N×N路的链式结构，再每一条光路上设有不同的延迟线，当某一待测量发生改变时，FP传感头的干涉光谱将发生漂移，经过滤波器后波长漂移转换成强度的变化，由OTDR接收。由于OTDR检测的特定位置是由所处光路的2倍决定,而每一条光路的延迟线长短不同，所以每条光路返回的信号光在时域上具有一定的间隔。通过观测OTDR在时域上不同点的光强度变化，对N2个FP传感头的外界待测量进行实时测量，从而实现了F‑P传感头的复用与多点测量。本发明提出一种成本低、灵敏度高、基于OTDR的F‑P干涉型传感头多点测量方法及装置。

主权项：1.基于OTDR的F-P干涉型传感头多点测量方法，其特征在于如下步骤：步骤一：选择一台OTDR光时域反射仪，一个滤波器，若干个耦合器，若干根长度不同的单模光纤延迟线，若干个F-P传感头；所述的滤波器其中心波长和带宽与OTDR光源的某一主峰一致，所述的F-P传感头的中心波长需与滤波器一致，自由光谱范围FSR需比滤波器的带宽大；步骤二：OTDR的光输出端通过单模光纤与滤波器相连滤波出一个窄带光脉冲，再经单模光纤与耦合器连接后将光路等分成N条，每条光路上又各自通过单模光纤与耦合器连接再将光路分成N条支路，一共N2条测量光路；每一条光路都连接长度不同的单模光纤延迟线，单模光纤延迟线的长度依次递增，最后再每条延迟线各连接一个F-P传感头；步骤三：信号光通过单模光纤传输到F-P传感头时，分别在F-P腔的两端面反射后沿原路返回并相遇而产生干涉；其中，反射光强度I表示为： I1和I2分别是F-P腔的两端面反射光的光强度，L是F-P腔长度，n是F-P腔内部折射率，λ是光的波长；当光强度达到最大值时，相位差表示为： λd是与光的最大强度相对应的波长，即为干涉峰，m是任意整数；自由光谱范围FSR是两个相邻反射波峰或波谷之间的距离，与单个光谱周期的带宽有关，其中FSR公式为： 随着外界待测量的变化，F-P腔内部折射率n或者腔长L发生改变，相位差随之改变，导致F-P传感头的反射光谱将发生漂移；F-P传感头的灵敏度S可以表示为： Δλ表示波长漂移量，k为待测量，Δk为待测量的变化；步骤四：当第m路的延迟线连接的F-P传感头其反射光的中心波长与滤波器的一致时，光谱的重合部分为最大值，即反射光强为最大值；当F-P传感头的反射光谱发生漂移，滤波器与F-P传感头的反射光谱的重合部分减少，此时，反射光强将会减小；当F-P传感头的反射光谱与滤波器的光谱图完全不重合时，反射光强为最小值；滤波后的光强度变化体现了外界待测量的变化，由OTDR接收后，通过监测特定位置上的光强度变化得到第m路的外界待测量的变化，实现传感头的测量；滤波器的滤波函数为: λ0为滤波器的中心波长，a为滤波器比例系数，ω为滤波器高斯函数的半宽；F-P传感头随待测量变化的反射光谱I如1式，即： OTDR接收到的第m个光路的反射光强Sm可表示为： 由8式可以看出，由OTDR接收到的光强与F-P腔折射率n以及腔长L有关，从而与外界待测量有关；当所有光路耦合成一路，由OTDR接收，由于OTDR检测的特定位置是由所处光路的2倍决定，而每一条光路的延迟线长短不同，所以每条光路返回的信号光在时域上具有一定的间隔，间隔由延迟线的长短差异决定；通过观测OTDR在时域上不同点的光强度变化，对N2个FP传感头处的外界待测量进行实时测量，从而进行F-P传感头的复用与多点测量。

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百度查询： 中国计量大学 基于OTDR的F-P干涉型传感头多点测量方法及装置