【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分布式光纤传感系统及其定位方法，特别是一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统及其定位方法，属于光纤传感领域。
技术介绍
1、分布式光纤传感通过单根光纤作为传感元件便可实现长距离连续传感，并且凭借光纤材料自身的抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、电绝缘等优良特性，特别适合于易燃易爆、强磁强电等环境，甚至可用于极端野外环境，因此在管道泄漏检测、铁路入侵监测等国防、建筑领域都有着广泛的应用。
2、目前分布式光纤传感主要利用干涉型以及散射型两种方案。干涉型主要基于三种类型的干涉仪：迈克尔逊(michelson)、萨格纳克(sagnac)和马赫-曾德尔(mach-zehnder)干涉仪及其组合形式，其中单独的迈克尔逊干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪只能实现对外部扰动信号的检测但无法定位，需要与自身复用或与其他干涉仪结合来实现定位，其中，马赫-曾德尔干涉仪系统中存在参考光纤隔离保护等问题，对光源的相干性要求较高，系统铺设成本较高；萨格纳克干涉仪系统虽然对光源的相干性要求较低，但需要复杂的信号解调算法，且定位结果易受环境噪声的影响。散射型主要基于相敏光时域反射结构，该结构对光源的相干性和频率稳定性要求极高，导致系统成本高，并且传感距离与频率响应范围相互制约，对于远距离传感具有频率响应低的缺点。因此降低系统成本以及提高传感距离仍是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术问题，本专利技术提供一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统及其定位方法。本
2、为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，包括依次连接的激光器、2×2耦合器、偏振控制器、可调衰减器、环行器、半导体光放大器、传感光纤和法拉第旋转镜，所述可调衰减器的输出端与环行器的第一端口连接，环行器的第二端口与半导体光放大器连接；
4、所述2×2耦合器的第一输入端与激光器的输出端连接，所述2×2耦合器的第一输出端与偏振控制器连接；
5、所述2×2耦合器的第二输入端与环行器的第三端口连接，形成环形腔；
6、所述2×2耦合器的第二输出端与光电探测器连接，实现光电转换，再通过一个数据采集与处理单元，实现对外界扰动信号的检测和定位。
7、优选地，所述2×2耦合器的耦合比为(10～50):(90～50)。
8、进一步优选地，所述2×2耦合器的耦合比为50:50，也可根据实际系统选取20:80或10:90的不同耦合比。
9、优选地，所述激光器为宽带光源，用于抑制环形腔的振荡信号；若要获得更好的输出信噪比，则在达到抑制振荡信号效果的前提下，应尽量使用小的宽带光源输出功率。
10、优选地，所述激光器的宽带光源输出功率范围为0～20mw，带宽为40nm。
11、优选地，作为本专利技术的另一种可替代的技术方案，所述环形腔通过移除环行器，将2×2耦合器的第二输入端连接另一个法拉第旋转镜形成。
12、一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统的定位方法，利用本专利技术所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，包括以下步骤：
13、步骤1：根据输出信号是否在环形腔的一次环行时间内出现两次幅度跳变，判定是否有扰动发生；
14、步骤2：确定两次跳变的时间间隔δτ；
15、步骤3：扰动点离法拉第旋转镜的距离为x＝l/2-cδτ/(2n)；
16、其中，c为真空中的光速，n为纤芯的有效折射率，l为环形腔的长度。
17、本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
18、1.本专利技术中环形腔内的半导体光放大器不仅可以将外部扰动引起的相位变化转换为强度变化，同样也起到光功率放大的作用，有利于远距离传感的光功率补偿；
19、2.本专利技术的宽带光源可以抑制半导体光放大器环形腔的振荡信号，使系统工作在稳定状态，提高了分布式光纤传感系统的工作稳定性；
20、3.本专利技术利用宽带光源作为系统外部注入光，降低了对光源相干性的要求，也降低了分布式光纤传感系统的成本；
21、4.本专利技术利用输出信号在一次环行时间内出现两次幅度跳变的时间差即可定位，只有一路输出，无需互相关等信号处理方式即可获得时间差信息，信号处理更加简单快捷，实时性好。
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1.一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：包括依次连接的激光器(1)、2×2耦合器(2)、偏振控制器(3)、可调衰减器(4)、环行器(5)、半导体光放大器(6)、传感光纤(7)和法拉第旋转镜(8)，所述可调衰减器(4)的输出端与环行器(5)的第一端口连接，环行器(5)的第二端口与半导体光放大器(6)连接；
2.根据权利要求1所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：所述2×2耦合器(2)的耦合比为(10～50):(90～50)。
3.根据权利要求2所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：所述2×2耦合器(2)的耦合比为50:50，也可根据实际系统选取20:80或10:90的不同耦合比。
4.根据权利要求1所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：所述激光器(1)为宽带光源，用于抑制环形腔的振荡信号；若要获得更好的输出信噪比，则在达到抑制振荡信号效果的前提下，应尽量使用小的宽带光源输出功率。
5.根据权利要求1所述基于半导体光放大器环
6.根据权利要求1所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：所述环形腔也可以通过移除环行器(5)，将2×2耦合器(2)的第二输入端连接另一个法拉第旋转镜形成。
7.一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统的定位方法，其特征在于，利用权利要求1中所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：包括依次连接的激光器(1)、2×2耦合器(2)、偏振控制器(3)、可调衰减器(4)、环行器(5)、半导体光放大器(6)、传感光纤(7)和法拉第旋转镜(8)，所述可调衰减器(4)的输出端与环行器(5)的第一端口连接，环行器(5)的第二端口与半导体光放大器(6)连接；
2.根据权利要求1所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：所述2×2耦合器(2)的耦合比为(10～50):(90～50)。
3.根据权利要求2所述基于半导体光放大器环形腔结构的分布式光纤传感系统，其特征在于：所述2×2耦合器(2)的耦合比为50:50，也可根据实际系统选取20:80或10:90的不同耦合比。
4.根据权利要求1所述基于半导体...
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