基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法及装置，该装置包括：对称式马赫

【技术实现步骤摘要】
基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法及装置


[0001]本专利技术涉及光纤传感测量
，具体涉及一种基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法及装置。

技术介绍

[0002]光纤对周围环境中声学振动敏感，且具有体积小、质量轻、易弯曲、损耗小、抗电磁干扰、抗辐射性能好等优点。利用海底光电复合缆(以下简称海缆)中现有的光纤资源搭建光学干涉系统，能够大幅提升海缆对周围环境中声学振动的感知灵敏度及频率响应范围，从而对海缆附近船只抛锚、渔网拖拽等事件进行精确定位和预警，降低海缆受到外部破坏的风险，提高供电可靠性，最终实现附近水域大范围危险事件预知和研判。
[0003]目前，基于对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪(DMZI，Dual Mach
‑
Zehnder Interferometer)原理，可实现海缆声学信息的监测与预警。该技术的主要原理是基于上路光和下路光到达外部振动位置处的时间不同，通过计算两个检测单元检测到干扰信号的时间差，可以准确定位出振动发生的位置，从而实现外界振动的定位。但现有技术存在以下两个主要问题：
[0004]1.由于光纤铺设在海底，会受到温度等环境影响，温度升高时，光纤的纤芯受到的张力减小，慢轴和快轴的折射率差值(即双折射)变小，导致偏振态发生变化。
[0005]2.DMZI干涉仪的海缆要对海底环境中声学振动，比如船只发动机、起锚机、起网机等振动信号进行检测。但是振动信号不仅会改变光纤中传输光的相位，同时会改变其偏振。
[0006]由于偏振的影响，会引起上路光和下路光中干涉光强的衰落，可能导致振动检测失效，或使得检测得到的振动位置准确性较差。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法及装置，以解决现有技术中振动检测失效或振动检测准确性较低的技术问题。
[0008]本专利技术实施例提供的技术方案如下：
[0009]本专利技术实施例第一方面提供一种基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置，包括：对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪、相位调制器、第一偏振控制器和第二偏振控制器；所述对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪包括第一光路和第二光路，所述第一光路和所述第二光路包括公共部分，所述公共部分包括第一干涉臂和第二干涉臂；所述第一偏振控制器设置在所述第一光路中，所述第二偏振控制器设置在所述第二光路中，所述相位调制器设置在第一干涉臂或者第二干涉臂中；所述相位调制器用于在调整阶段向所在干涉臂输入三角波；所述第一偏振控制器用于在调整阶段改变所述第一光路的偏振态，使得第一光路得到的干涉信号的峰峰值最大；所述第二偏振控制器用于在调整阶段改变第二光路的偏振态，使得第一光路和第二光路干涉信号的相似度最高。
[0010]可选地，所述第一干涉臂包括第一光纤，所述第二干涉臂包括第二光纤，所述公共
部分还包括激光器、第一耦合器、第一环形器、第二耦合器、第三耦合器、第三光纤、第二环形器，所述第一光路还包括第一光电检测器、所述第二光路还包括第二光电检测器，所述第一偏振控制器设置在所述第一环形器和所述第二耦合器之间，所述第二偏振控制器设置在所述第三光纤和所述第二环形器之间；所述激光器输出的光束经第一耦合器后分为两束光，第一束光经第一环形器、第一偏振控制器后经第二耦合器分为两束光，两束光分别进入第一光纤和第二光纤传输并经第三耦合器合束之后依次经过第三光纤、第二偏振控制器、第二环形器后进入第二光电探测器，所述第一束光的传输光路构成第一光路；第一耦合器分束得到的第二束光经第二环形器、第二偏振控制器、第三光纤后经第三耦合器分为两束光，两束光分别进入第一光纤和第二光纤传输并经第二耦合器合束之后经过第一偏振控制器、第一环形器进入第一光电探测器，所述第二束光的传输光路构成第二光路。
[0011]可选地，该基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置还包括：驱动电路，所述驱动电路用于提供驱动所述相位调制器的模拟电压。
[0012]可选地，该基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置还包括：采集卡，所述采集卡用于采集第一光路的检测结果得到相应的干涉信号，所述采集卡还用于采集第二光路的检测结果和所述第一光路的检测结果进行比较。
[0013]可选地，所述三角波的峰峰值大于2π。
[0014]本专利技术实施例还提供一种基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法，应用于本专利技术实施例第一方面及第一方面任一项基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置，所述方法包括：调整第一偏振控制器并采用相位调制器向所在干涉臂输入三角波，直至第一光路干涉信号的峰峰值最大，得到第一偏振控制器的第一状态；保持第一偏振控制器的第一状态，调整第二偏振控制器并采用相位调制器向所在干涉臂输入三角波，直至第一光路干涉信号和第二光路干涉信号的相似度最高，得到第二偏振控制器的第二状态。
[0015]可选地，基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法，还包括：关闭相位调制器，保持第一偏振控制器的第一状态和第二偏振控制器的第二状态，采用所述装置进行海缆监测。
[0016]可选地，第一光路干涉信号和第二光路干涉信号的相似度最高采用如下方式判断：将任一路干涉信号平移预设时延，计算两路干涉信号的欧式距离，所述欧式距离最小时所述相似度最高。
[0017]可选地，调整第一偏振控制器包括：遍历第一偏振控制器的所有状态；调整第二偏振控制器包括：遍历第二偏振控制器的所有状态。
[0018]可选地，调整第一偏振控制器之前，包括：固定第二偏振控制器为预设状态。
[0019]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0020]本专利技术实施例提供的基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置，通过在对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪的光路中设置相位调制器、第一偏振控制器和第二偏振控制器，通过相位调制器在调整阶段输入三角波，相当于施加了一个外界振动；同时调整第一偏振控制器和第二偏振控制器的状态，最终使得两路干涉信号的相似度最高。由此，采用该装置进行海缆监测时，可以准确推算出发生振动的位置，即使得装置对外界振动最敏感。提升了装置稳定性及振动定位精度，在实地试验中定位精度可达到米级。
[0021]本专利技术实施例提供的基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的方法，采用相位调制
器输入三角波，能够模拟外界振动；通过改变两个偏振控制器的状态，可以调节传输光束的任意偏振态，使得最终得到的两路干涉信号的相似度最高；由此采用相似度最高时对应的偏振控制器的状态进行海缆监测，使偏振对干涉的影响最小，从而使得改进后DMZI对外界振动最敏感。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置，其特征在于，包括：对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪、相位调制器、第一偏振控制器和第二偏振控制器；所述对称式马赫
‑
泽德尔干涉仪包括第一光路和第二光路，所述第一光路和所述第二光路包括公共部分，所述公共部分包括第一干涉臂和第二干涉臂；所述第一偏振控制器设置在所述第一光路中，所述第二偏振控制器设置在所述第二光路中，所述相位调制器设置在第一干涉臂或者第二干涉臂中；所述相位调制器用于在调整阶段向所在干涉臂输入三角波；所述第一偏振控制器用于在调整阶段改变所述第一光路的偏振态，使得第一光路得到的干涉信号的峰峰值最大；所述第二偏振控制器用于在调整阶段改变第二光路的偏振态，使得第一光路和第二光路干涉信号的相似度最高。2.根据权利要求1所述的基于改进型DMZI提升海缆监测稳定性的装置，其特征在于，所述第一干涉臂包括第一光纤，所述第二干涉臂包括第二光纤，所述公共部分还包括激光器、第一耦合器、第一环形器、第二耦合器、第三耦合器、第三光纤、第二环形器，所述第一光路还包括第一光电检测器、所述第二光路还包括第二光电检测器，所述第一偏振控制器设置在所述第一环形器和所述第二耦合器之间，所述第二偏振控制器设置在所述第三光纤和所述第二环形器之间；所述激光器输出的光束经第一耦合器后分为两束光，第一束光经第一环形器、第一偏振控制器后经第二耦合器分为两束光，两束光分别进入第一光纤和第二光纤传输并经第三耦合器合束之后依次经过第三光纤、第二偏振控制器、第二环形器后进入第二光电探测器，所述第一束光的传输光路构成第一光路；第一耦合器分束得到的第二束光经第二环形器、第二偏振控制器、第三光纤后经第三耦合器分为两束光，两束光分别进入第一光纤和第二光纤传输并经第二耦合器合束之后经过第一偏振控制器、第一环形器进入第一光电探测器，所述第二束光的传输光路构成第二光路。3.根据权利要求1所述的基于改进型DMZI提升海缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓平，胡凯，石明星，刘子惠，郑新龙，梁云，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司国网福建省电力有限公司信息通信分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：