一种双马赫-曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双马赫

【技术实现步骤摘要】
一种双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及分布式光纤传感
，具体涉及一种双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法及装置。

技术介绍

[0002]分布式光纤传感技术具备在大的空间范围内对任何位置进行物理量测量的独特优势，这使得该技术在过去几十年中得到了快速发展。当今最常用的两种分布式光纤传感技术，一种是基于反射测量法，另一种是基于干涉测量法。一般来说，基于反射测量的技术，如相敏光学时域反射计和布里渊光学时域分析/反射计，能够绘制整个传感光纤上的环境信息分布图，是监测电缆、铁路和桥梁等大型资产的理想候选者。而基于干涉测量的技术只能识别和定位单个事件，但具有事件获取速度快、灵敏度高、结构简单等优点，因此更适合在周界安防等应用中进行入侵检测。
[0003]双马赫
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曾德尔干涉仪(Dual Mach
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Zehnder Interferometer，DMZI)是一种广泛使用的基于干涉测量的分布式传感技术，并在全球商业市场上取得了巨大成功。标准DMZI传感器由共享相同物理光路的两个马赫
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泽德尔干涉仪(Mach
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Zehnder Interferometer，MZI)组成，双向光信号在其中同时传播，并最终形成两个从相反方向携带扰动信息的干涉曲线，然后根据两个扰动曲线之间的时间延迟来计算扰动发生的位置。为了确保DMZI始终针对外界扰动具备最高灵敏度，系统光路需要运行在正交偏置点，即干涉仪中两路光信号之间的相位差需要稳定在
±
π/2。然而，环境温度变化等干扰因素将不可避免地导致该相位差发生变化，且较长的传感距离会直接放大这种影响，从而导致工作偏置点不稳定。克服这个问题的常见办法是引入反馈环路来实时监测偏置点，当相位差与其标称值(
±
π/2)不同时，相关信息将被转换成误差信号，用来控制预先安置在DMZI一臂中的相位调制器(Phase Modulation，PM)，以补偿环境引起的相位变化，PM通常由压电换能器(Piezoe
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lectric Transducer，PZT)实现。
[0004]为了获得良好的反馈性能，反馈带宽通常应足够宽，以便及时赶上环境变化，从而确保将系统噪声水平降至最低。但实际上，反馈环路中的PM相当于一个的附加振动源，由于DMZI无法识别不同位置的两个或多个同时振动，此时必须注意后处理，以从受PM和振动事件同时影响的原始数据中提取事件相关数据。如果振动事件频率超出反馈带宽，则可以直接执行这样的后处理，因为此时在两个连续反馈步骤之间存在足够的持续时间来提取振动信号；当不满足这样的条件时，即振动频率接近或在反馈带宽内，PM感应信号和事件感应信号在物理上是不可区分的，从而导致定位振动事件的系统误差。
[0005]因此，当使用上述反馈方法时，待测振动事件的最小可测量频率必须远高于反馈带宽的最高截止频率，否则，振动事件的低频部分将与反馈信号发生混叠，使得振动信号发生不可逆畸变，并最终导致事件定位发生较大误差。即，为了能够测量到足够低的振动频率，需要反馈带宽足够窄；而为了确保系统及时执行相位补偿并具备较强鲁棒性，又需要反馈带宽应足够宽，若反馈带宽设定不合理，则无法维持系统稳定性与事件探测效率之间的
平衡。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的若反馈带宽设定不合理，则无法维持系统稳定性与事件探测效率之间的平衡缺陷，从而提供一种双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法及装置。
[0007]本专利技术第一方面提供了一种双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法，包括：获取双马赫
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曾德尔干涉仪连续采集的多个采集点的振动信号，形成振动信号序列；将振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值；若根据第一判定值与第二判定值判定存在振动事件，则关闭反馈环路；若根据第一判定值与第二判定值判定不存在振动事件，则开启反馈环路，通过反馈环路调节双马赫
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曾德尔干涉仪中的相位差。
[0008]可选地，在本专利技术提供的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法中，将振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值的步骤，包括：将振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，若振动信号序列的峰峰值大于预设阈值，则将第一判定值设定为第一设定值，将第二判定值设定为第二设定值，其中，当第二判定值为第二设定值时，表征存在振动事件。
[0009]可选地，在本专利技术提供的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法中，振动信号由双马赫
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曾德尔干涉仪周期性地，在每个周期中连续采集多个采集点的信号得到，其中，每个周期对应一个振动信号序列；将振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值的步骤，包括：若振动信号序列的峰峰值小于或等于预设阈值，则将第一判定值设定为第三设定值；若当前周期的相邻前M个周期中第一判定值均为第三设定值，则将第二判定值设定为第四设定值，其中，当第二判定值为第四设定值时，表征不存在振动事件。
[0010]可选地，在本专利技术提供的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法中，还包括：若当前周期的相邻前M个周期中，至少一个周期的第一判定值为第一设定值，则将第二判定值设定为第二设定值，其中，当第二判定值为第二设定值时，表征存在振动事件。
[0011]可选地，在本专利技术提供的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法中，振动信号序列由双马赫
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曾德尔干涉仪连续采集N个采集点的振动信号得到，双马赫
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曾德尔干涉仪的数据采样间隔比反馈环路的反馈间隔短N倍。
[0012]可选地，在本专利技术提供的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法中，若根据第一判定值与第二判定值判定存在振动事件，在关闭反馈环路的步骤之后，方法还包括：根据振动信号序列确定振动事件位置信息。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制装置，包括：数据采集模块，用于获取双马赫
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曾德尔干涉仪连续采集的多个采集点的振动信号，形成振动信号序列；比较模块，用于将振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值；反馈环路控制模块，若根据第一判定值与第二判定值判定存在振动事件，则环路控制模块用于关闭反馈环路；若根据第一判定值与第二判定值判定不存在振动事件，则环路控制模块用于开启反馈环路，通过反馈环路调节双马赫
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曾德尔干涉
仪中的相位差。
[0014]可选地，在本专利技术提供的双马赫
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曾德本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法，其特征在于，包括：获取双马赫
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曾德尔干涉仪连续采集的多个采集点的振动信号，形成振动信号序列；将所述振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值；若根据所述第一判定值与所述第二判定值判定存在振动事件，则关闭所述反馈环路；若根据所述第一判定值与所述第二判定值判定不存在振动事件，则开启所述反馈环路，通过所述反馈环路调节所述双马赫
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曾德尔干涉仪中的相位差。2.根据权利要求1所述的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法，其特征在于，将所述振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值的步骤，包括：将所述振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，若所述振动信号序列的峰峰值大于所述预设阈值，则将所述第一判定值设定为第一设定值，并将所述第二判定值设定为第二设定值，其中，当所述第二判定值为第二设定值时，表征存在振动事件。3.根据权利要求1或2所述的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法，其特征在于，所述振动信号由所述双马赫
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曾德尔干涉仪周期性地，在每个周期中连续采集多个采集点的信号得到，其中，每个周期对应一个振动信号序列；将所述振动信号序列的峰峰值与预设阈值进行比较，根据比较结果更新第一判定值与第二判定值的步骤，包括：若所述振动信号序列的峰峰值小于或等于所述预设阈值，则将所述第一判定值设定为第三设定值；若当前周期的相邻前M个周期中第一判定值均为所述第三设定值，则将所述第二判定值设定为第四设定值，其中，当所述第二判定值为第四设定值时，表征不存在振动事件。4.根据权利要求3所述的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法，其特征在于，还包括：若当前周期的相邻前M个周期中，至少一个周期的第一判定值为第一设定值，则将所述第二判定值设定为第二设定值，其中，当所述第二判定值为第二设定值时，表征存在振动事件。5.根据权利要求1所述的双马赫
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曾德尔干涉仪的反馈环路控制方法，其特征在于，所述振动信号序列由所述双马赫
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曾德尔干涉仪连续采集N2个采集点的振动信号得到，所述双马赫
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曾德尔干涉仪的数据采样间隔比所述反馈环路的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓平，郑新龙，梁云，陈硕，胡凯，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：