光纤传感器和光纤传感器系统技术方案

在光纤传感器中，可以在互相相反的方向上传播两束光通过单个光纤，同时使其不易受噪声影响。光纤(19)在振动和位移中的至少一个发生时改变传播光的偏振状态。光发送器(11)经由分离器(17)将第一波长光输入到光纤(19)，并且光发送器(12)经由分离器(18)将第二波长光输入到光纤(19)。分别由光接收器(13和12)经由分离器(18和17)接收在互相相反的方向上传播通过光纤(19)的第一和第二波长光，并且在偏振变动检测器(16和15)中检测偏振的变动。数据处理装置(22)收集指示由偏振变动检测器(15)检测到的偏振的变动的数据以及由偏振变动检测器(16)检测到的偏振的变动的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤传感器和光纤传感器系统
本公开涉及一种光纤传感器和一种光纤传感器系统，更具体地，涉及一种使用光纤来检测振动和位移中的至少一个的光纤传感器以及一种包括这种光纤传感器的光纤传感器系统。
技术介绍
在此之前，已经提出了使用光纤的各种传感器。例如，专利文献1公开了一种使用光纤作为传感器的入侵位置检测装置。专利文献1中公开的入侵位置检测装置包括在待监视的区域中彼此相邻设置的第一光纤和第二光纤。第一光纤和第二光纤分别响应于外力在传播的光中引起偏振的变动。在专利文献1中公开的入侵位置检测装置中，光源设置在第一光纤的一端，并且偏振变动检测器设置在第一光纤的另一端。另一方面，偏振变动检测器设置在第二光纤的一端，并且光源设置在第二光纤的另一端。在待监视的区域中，第一光纤和第二光纤在互相相反的方向上传播光。在待监视的区域中，当对第一光纤和第二光纤施加外力时，在通过第一光纤传播的光和通过第二光纤传播的光中分别发生偏振变动。在通过第一光纤传播的光中发生的偏振由设置在第一光纤的另一端的偏振变动检测器(第一偏振变动检测器)检测。另一方面，在通过第二光纤传播的光中发生的偏振由设置在第二光纤的一端的偏振变动检测器(第二偏振检测器)检测。在专利文献1中公开的入侵位置检测装置中，通过在两个偏振变动检测器中检测偏振变动，可以检测到在待监视的区域中施加了外力。另外，在专利文献1中公开的入侵位置检测装置中，在第一光纤中的光的传播方向与在第二光纤中传播的光的传播方向相反，因此，从设置偏振变动检测器的一端到在第一光纤中施加外力的部分的距离与第二光纤中的距离不同。由于距离上的这种差异，在第一偏振变动检测器中检测到偏振变动时的定时与在第二偏振检测器中检测到偏振变动时的定时之间会出现定时差。通过使用这种定时差，专利文献1中公开的入侵位置检测装置可以识别在待监视的区域中施加外力的部分(位置)。此处，在专利文献1中公开的入侵位置检测装置中，使用了第一光纤和第二光纤这两个光纤。当对光纤施加诸如振动或撞击的外力时在第一光纤中在传播通过光纤的光中发生的偏振变动可能与在第二光纤中的偏振变动不同。在这种情况下，在第一偏振检测器中检测到的偏振的时间变动(波形)与在第二偏振检测器中检测到的时间变动(波形)不同。当在第一偏振变动检测器中检测到的指示偏振变动的波形与在第二偏振检测器中检测到的波形不同时，难以准确地获取上文的定时差，因此也难以识别位置。为了克服上文提到的问题，专利文献2公开了一种在单个光纤中双向传播光的光纤传感器。在专利文献2中公开的光纤中，通过光分路器将从偏振光源输出的偏振光分为两束光。将被分为两束的偏振光分别引导到光纤的两端并且从两端沿着相反方向输入到光纤。专利文献2中公开的光纤包括在光纤两端的分离器，并且在互相相反的方向上传播通过光纤的光通过分离器并分别由设置在光纤的一端和另一端的光电检测器检测。在专利文献2中公开的光纤传感器中，分别检测设置在光纤的一端的光电检测器的检测信号的奇点以及设置在光纤的另一端的光电检测器的检测信号的奇点，并且测量它们之间的时间差(定时差)。在专利文献2中公开的光纤传感器中，由于通过单个光纤传播两束检测光，所以与专利文献1中不同，可以针对两束光引起相同的偏振变动。在专利文献2中公开的光纤传感器中，由于在两个光电检测器的检测信号中出现类似的奇点，所以可以准确地获取上文的定时差，从而可以准确地识别位置。引文列表专利文献专利文献1：日本特开第2000-48269号公报专利文献2：日本特开第2008-203239号公报
技术实现思路
技术问题在专利文献2中，从偏振光源输出的偏振光被分为两束光，并且所划分的偏振光从两端沿着相反方向输入到光纤。因此，在专利文献2中，在互相相反的方向上传播通过光纤相同波长的两束偏振光。当通过光纤在互相相反的方向上传播相同波长的光时，在两束光中出现不可控制的相干拍频噪声。可以想到由于相干拍频噪声的影响无法正确地检测到偏振变动，从而使位置识别的准确性恶化。已经鉴于前面提到的情况提出了本公开，并且本公开旨在提供一种能够通过单个光纤在互相相反的方向上传播两束光同时使其不易受噪声影响的光纤传感器以及一种包括这种光纤传感器的光纤传感器系统。技术方案为了实现前面提到的目的，本公开提供了一种光纤传感器系统，该光纤传感器系统包括：光纤传感器，该光纤传感器包括：光纤，该光纤被配置成当振动和位移中的至少一个发生时改变传播光的偏振状态；第一光发送器，该第一光发送器设置在光纤的一端并且被配置成将第一波长光输入到光纤；第一光接收器，该第一光接收器设置在光纤的另一端并且被配置成接收在从所述一端向所述另一端的第一方向上传播通过所述光纤的第一波长光；第一偏振变动检测器，该第一偏振变动检测器被配置成检测由第一光接收器接收到的光的偏振的变动；第二光发送器，该第二光发送器设置在光纤的另一端并且被配置成将第二波长光输入到光纤；第二光接收器，该第二光接收器设置在光纤的所述一端并且被配置成接收在与所述第一方向相反的第二方向上传播通过所述光纤的第二波长光；第二偏振变动检测器，该第二偏振变动检测器被配置成检测由第二光接收器接收到的光的偏振的变动；第一分离器，该第一分离器设置在光纤的所述一端与第一光发送器及第二光接收器之间，并且被配置成将从第一光发送器输出的第一波长光输入到光纤并使第二光接收器接收在所述第二方向上传播通过所述光纤的第二波长光；以及第二分离器，该第二分离器设置在光纤的另一端与第二光发送器及第一光接收器之间，并且被配置成将从第二光发送器输出的第二波长光输入到光纤并使第一光接收器接收在所述第一方向上传播通过所述光纤的第一波长光，以及数据处理装置，该数据处理装置被配置成收集指示在第一偏振波长检测器中检测到的偏振的变动的第一偏振变动数据以及指示在第二偏振变动检测器中检测到的偏振的变动的第二偏振变动数据。进一步地，本公开提供了一种光纤传感器，该光纤传感器包括：光纤，该光纤被配置成当振动和位移中的至少一个发生时改变传播光的偏振状态；第一光发送器，该第一光发送器设置在光纤的一端并且被配置成将第一波长光输入到光纤；第一光接收器，该第一光接收器设置在光纤的另一端并且被配置成接收在从所述一端向所述另一端的第一方向上传播通过所述光纤的第一波长光；第一偏振变动检测器，该第一偏振变动检测器被配置成检测由第一光接收器接收到的光的偏振的变动；第二光发送器，该第二光发送器设置在光纤的另一端并且被配置成将第二波长光输入到光纤；第二光接收器，该第二光接收器设置在光纤的所述一端并且被配置成接收在与所述第一方向相反的第二方向上传播通过所述光纤的第二波长光；第二偏振变动检测器，该第二偏振变动检测器被配置成检测由第二光接收器接收到的光的偏振的变动；第一波长复用器/解复用器，该第一波长复用器/解复用器设置在光纤的所述一端与第一光发送器及第二光接收器之间，并且被配置成将从第一光发送器输出的第一波长光输入到光纤并使第二光接收器接收在所述第二方向上传播通过所述光纤的第二波长光；以及第二波长复用器/解复用器，该第二波长复用器/解复用器设置在光纤的另一端与第二光发送器及第一光接收器之间，并且被配置成将从第二光发送器输出的第二波长光输入到光纤并使第一光接收器接收在所述第一方向上传播通过所述光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤传感器系统，所述光纤传感器系统包括：光纤传感器，所述光纤传感器包括：光纤，所述光纤被配置成当振动和位移中的至少一个发生时改变传播光的偏振状态；第一光发送器，所述第一光发送器设置在所述光纤的一端并且被配置成将第一波长光输入到所述光纤；第一光接收器，所述第一光接收器设置在所述光纤的另一端并且被配置成接收在从所述一端向所述另一端的第一方向上传播通过所述光纤的所述第一波长光；第一偏振变动检测器，所述第一偏振变动检测器被配置成检测由所述第一光接收器接收到的光的偏振的变动；第二光发送器，所述第二光发送器设置在所述光纤的所述另一端并且被配置成将第二波长光输入到所述光纤；第二光接收器，所述第二光接收器设置在所述光纤的所述一端并且被配置成接收在与所述第一方向相反的第二方向上传播通过所述光纤的所述第二波长光；第二偏振变动检测器，所述第二偏振变动检测器被配置成检测由所述第二光接收器接收到的光的偏振的变动；第一分离器，所述第一分离器设置在所述光纤的所述一端与所述第一光发送器及所述第二光接收器之间，并且被配置成将从所述第一光发送器输出的所述第一波长光输入到所述光纤并使所述第二光接收器接收在所述第二方向上传播通过所述光纤的所述第二波长光；以及第二分离器，所述第二分离器设置在所述光纤的所述另一端与所述第二光发送器及所述第一光接收器之间，并且被配置成将从所述第二光发送器输出的所述第二波长光输入到所述光纤并使所述第一光接收器接收在所述第一方向上传播通过所述光纤的所述第一波长光，以及数据处理装置，所述数据处理装置被配置成收集指示在所述第一偏振变动检测器中检测到的偏振的变动的第一偏振变动数据以及指示在所述第二偏振变动检测器中检测到的偏振的变动的第二偏振变动数据。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.14 JP 2016-0807681.一种光纤传感器系统，所述光纤传感器系统包括：光纤传感器，所述光纤传感器包括：光纤，所述光纤被配置成当振动和位移中的至少一个发生时改变传播光的偏振状态；第一光发送器，所述第一光发送器设置在所述光纤的一端并且被配置成将第一波长光输入到所述光纤；第一光接收器，所述第一光接收器设置在所述光纤的另一端并且被配置成接收在从所述一端向所述另一端的第一方向上传播通过所述光纤的所述第一波长光；第一偏振变动检测器，所述第一偏振变动检测器被配置成检测由所述第一光接收器接收到的光的偏振的变动；第二光发送器，所述第二光发送器设置在所述光纤的所述另一端并且被配置成将第二波长光输入到所述光纤；第二光接收器，所述第二光接收器设置在所述光纤的所述一端并且被配置成接收在与所述第一方向相反的第二方向上传播通过所述光纤的所述第二波长光；第二偏振变动检测器，所述第二偏振变动检测器被配置成检测由所述第二光接收器接收到的光的偏振的变动；第一分离器，所述第一分离器设置在所述光纤的所述一端与所述第一光发送器及所述第二光接收器之间，并且被配置成将从所述第一光发送器输出的所述第一波长光输入到所述光纤并使所述第二光接收器接收在所述第二方向上传播通过所述光纤的所述第二波长光；以及第二分离器，所述第二分离器设置在所述光纤的所述另一端与所述第二光发送器及所述第一光接收器之间，并且被配置成将从所述第二光发送器输出的所述第二波长光输入到所述光纤并使所述第一光接收器接收在所述第一方向上传播通过所述光纤的所述第一波长光，以及数据处理装置，所述数据处理装置被配置成收集指示在所述第一偏振变动检测器中检测到的偏振的变动的第一偏振变动数据以及指示在所述第二偏振变动检测器中检测到的偏振的变动的第二偏振变动数据。2.根据权利要求1所述的光纤传感器系统，其中，所述第一分离器包括：第一端口，所述第一端口连接至所述光纤的所述一端；第二端口，所述第二端口连接至所述第一光发送器；第三端口，所述第三端口连接至所述第二光接收器；以及第一波长复用器/解复用器，所述第一波长复用器/解复用器被配置成将所述第一波长光从所述第二端口传递到所述第一端口并且将所述第二波长光从所述第一端口传递到所述第三端口，并且其中，所述第二分离器包括：第四端口，所述第四端口连接至所述光纤的所述另一端；第五端口，所述第五端口连接至所述第二光发送器；第六端口，所述第六端口连接至所述第一光接收器；以及第二波长复用器/解复用器，所述第二波长复用器/解复用器被配置成将所述第一波长光从所述第四端口传递到所述第六端口并且将所述第二波长光从所述第五端口传递到所述第四端口。3.根据权利要求1或2所述的光纤传感器系统，其中，所述第一光接收器包括：第一偏振分量检测器，所述第一偏振分量检测器被配置成检测在所述第一方向上传播通过所述光纤的所述第一波长光的第一偏振方向上的光分量；以及第二偏振分量检测器，所述第二偏振分量检测器被配置成检测与所述第一偏振方向正交的第二偏振方向上的光分量，并且其中，所述第二光接收器包括：第三偏振分量检测器，所述第三偏振分量检测器被配置成检测在所述第二方向上传播通过所述光纤的所述第二波长光的第三偏振方向上的光分量；以及第四偏振分量检测器，所述第四偏振分量检测器被配置成检测与所述第三偏振方向正交的第四偏振方向上的光分量。4.根据权利要求3所述的光纤传感器系统，其中，所述第一光接收器进一步包括第一偏振分离器，所述第一偏振分离器被配置成将传播通过所述光纤的所述第一波长光中的所述第一偏振方向上的所述光分量分支到所述第一偏振分量检测器并且将所述第二偏振方向上的所述光分量分支到所述第二偏振分量检测器，并且其中，所述第二光接收器进一步包括第二偏振分离器，所述第二偏振分离器被配置成将传播通过所述光纤的所述第二波长光中的所述第三偏振方向上的所述光分量分支到所述第三偏振分量检测器并且将所述第四偏振方向上的所述光分量分支到所述第四偏振分量检测器。5.根据权利要求4所述的光纤传感器系统，其中，所述第一偏振分离器包括第一偏振分束器，所述第一偏振分束器被配置成透射所述第一偏振方向上的光和所述第二偏振方向上的光中的一个并且反射所述第一偏振方向上的所述光和所述第二偏振方向上的所述光中的另一个，并且其中，所述第二偏振分离器包括第二偏振分束器，所述第二偏振分束器被配置成透射所述第三偏振方向上的光和所述第四偏振方向上的光中的一个并且反射所述第三偏振方向上的所述光和所述第四偏振方向上的所述光中的另一个。6.根据权利要求3至5中的任一项所述的光纤传感器系统，其中，所述第一偏振变动检测器包括第一偏振旋转检测器，所述第一偏振旋转检测器被配置成，基于由所述第一偏振分量检测器检测到的所述第一偏振方向上的所述光分量和由所述第二偏振分量检测器检测到的所述第二偏振方向上的所述光分量，来检测传播通过所述光纤的所述第一波长光中的偏振平面的旋转，并且其中，所述第二偏振变动检测器进一步包括第二偏振旋转检测器，所述第二偏振旋转检测器被配置成，基于由所述第三偏振分量检测器检测到的所述第三偏振方向上的所述光分量和由所述第四偏振分量检测器检测到的所述第四偏振方向上的所述光分量，来检测传播通过所述光纤的所述第二波长光中的偏振平面的旋转。7.根据权利要求6所述的光纤传感器系统，其中，所述第一偏振旋转检测器基于所检测到的所述第一偏振方向上的光分量与所检测到的所述第二偏振方向上的光分量的比率来检测所述偏振平面的所述旋转，并且其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：洲崎哲行，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP