微分干涉型光纤传感技术在分布式应用中的定位技术研究

对长距离、大范围区域内的动态信息进行实时监测，是防止各种突发性事件和减少灾害的有效手段，国内外对该领域的分布式传感技术和仪器设备有迫切需求，现有的基于单点传感、以电子器件为基础的传感器难以满足需求。微分干涉型光纤传感技术具有响应动态信息、隔离静态、准静态环境噪声干扰、高灵敏度、高精度、动态响应范围大等优点，已在光纤陀螺仪、冲击波测试、水听器、振动传感等领域得到了实际应用。本项目以微分干涉型光纤传感技术对扰动源的定位方法和具体实现为主要研究内容，以解决限制其长距离分布式应用的关键技术问题为目标，采用理论分析和实验验证相结合的方法，对特殊结构的微分干涉型光纤传感系统进行模拟分析、提出分离位置信息和准确定位的新方法、并研制样机和搭建实验平台进行验证。本项目的成功实施将为微分干涉传感技术在长距离、大范围区域动态信息监测的分布式应用奠定技术基础，具有重要的理论意义和工程应用价值。

对长距离、大范围区域内的动态信息进行实时监测，是防止各种突发性事件和减少灾害的有效手段，国内外对该领域的分布式传感技术和仪器设备有迫切需求。本项目以微分干涉型光纤传感技术对扰动源的定位方法和具体实现为主要研究内容，以解决限制其长距离分布式应用的关键技术问题为目标，结合特殊结构的微分干涉型光纤传感系统进行扰动源准确定位的新方法研究。. 本项目按计划顺利实施。在执行过程中增加了实际的工程应用研究。. 本项目首先对已有的微分干涉型光纤传感系统进行了分析：针对传统干涉光纤光路中存在的偏振衰退、相位衰退的问题，分析了影响光纤干涉结构偏振、相位稳定性问题的因素及其稳定技术，解决了传统干涉光路结构高灵敏度与易受温度、偏振态影响的矛盾；其次，提出了新的光路传输方向控制技术：利用偏振控制器与法拉第旋转镜的共同作用，控制光的单向传输，从原理上消除了非干涉光路径，使得干涉对比度提高一倍，提高了系统的探测灵敏度；再次，对位置信息的携带机制进行了研究，并在此基础上，提出了用于多点同时定位的频谱解调算法；最后，提出了基于多频率点的综合定位方法，并构建了实现该方法的新型光路结构，实现了优于50m的定位精度。. 在完成既定研究任务的基础上，将本项目研发技术应用于山西省大同市唐山沟煤矿的井下全光纤救援辅助系统中，在井下人员对光缆的敲击模拟求救实验中进行了实际验证。. 本项目的研发成果，将对微分干涉型光纤传感技术在长距离、大范围区动态信息监测的分布式应用中提供重要的技术参考。