公开(公告)号：CN108444508B

公开(公告)日：2020-06-02

申请号：CN201810218451.0

申请日：2018-03-16

Applicant: 北京大学

Inventor： 刘飞 ,  张敏 ,  何向阁 ,  易多 ,  古利娟

IPC: G01D5/353

Abstract: 本发明公开了一种外差解调光纤传感系统中共模噪声的抑制方法及系统。本发明采用3×2耦合器构建基于外差方案中的参考传感器，利用三路参考信号进行线性组合，消去了直流乘性噪声部分，并利用3×2耦合器的三路参考信号之间存在2π/3固有相位相位差的特点，通过线性组合使得传感干涉信号的直流相位值和参考干涉信号的直流相位值相等，从而达到理想的共模噪声抑制效果。

公开(公告)号：CN107976248B

公开(公告)日：2019-09-13

申请号：CN201610933350.2

申请日：2016-10-25

Applicant: 北京大学

Inventor： 张敏 ,  何向阁 ,  刘飞 ,  古利娟

IPC: G01H9/00

Abstract: 本发明公开了一种能够实现相位解调的分布式光纤传感系统及其测量方法。本发明的分布式光纤传感系统包括：窄线宽激光器、第一耦合器、第一声光调制器、第二声光调制器、延时光纤、第二耦合器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第二掺铒光纤放大器、滤波器、光电探测器、数据采集卡和工控机；本发明在传统的Φ‑OTDR系统中引入了外差脉冲对，将光纤某一位置的振动信号调制到外差频率上，通过外差解调算法得到待测光纤沿线任意位置的外界振动信号的幅度和频率；本发明能够实时得到待测光纤沿线任意位置的外界振动信号的幅度和频率，并且可以获得很大的动态范围；以外差频率为50kHz为例，系统可以探测幅度从0.1rad到100rad的信号，同时可以探测频率从10Hz到25kHz的信号。

公开(公告)号：CN108770139A

公开(公告)日：2018-11-06

申请号：CN201810315063.4

申请日：2018-04-10

Applicant: 北京大学

Inventor： 刘飞 ,  张敏 ,  何向阁 ,  古利娟 ,  易多

IPC: H05B37/02

Abstract: 本发明公开了一种用于光纤传感系统的声光调制器驱动器及其产生方法。本发明采用单个脉冲输入至脉冲延时电路，输出两个具有延时的脉冲，并通过单片机控制时间间隔；单片机分别控制第一和第二直接数字频率合成芯片的连续射频信号的频率输出至第一和第二开关电路，第一和第二脉冲分别作用于第一和第二开关电路，将连续射频信号截取为脉冲射频信号；经过功率合成电路和功率放大电路后，驱动单个声光调制器AOM工作；本发明使用一个AOM即可产生所需的差分延时脉冲对，并且不需要再使用额外的光纤引入延时，降低了系统成本；同时，脉冲对之间的时间间隔能够根据需要进行调整，因此增加了系统的灵活度和适用范围。

公开(公告)号：CN112504629B

公开(公告)日：2021-08-24

申请号：CN202011326821.6

申请日：2020-11-24

Applicant: 北京大学

Inventor： 何向阁 ,  张敏 ,  刘飞 ,  古利娟 ,  卢海龙

IPC: G01M11/00 ,  G01M11/02

Abstract: 本发明公开了一种光散射参量测量系统及其测量方法。本发明采用双频率散射干涉技术实现对光纤中瑞利散射参量的分布式测量，采用双频率干涉技术，通过干涉调制将瑞利散射率r和瑞利散射附加相位θ分别调制在干涉信号的不同成分上，通过简单的滤波即可将两者解耦合，从而实现两者的分别测量；对待测光纤施加一个线性拉伸，使得所有位置上添加均匀的相位变化信号，进而通过低通滤波能够将仅包含瑞利散射率r的项单独提取出来；合理选择脉冲宽度与采集卡的采样率使得脉冲宽度为薄片厚度的两倍，从而简化计算公式；能够实现全新的分布式温度和应变传感器；本发明对瑞利散射参量的直接测量对于一系列与光纤瑞利散射相关的基础与应用研究领域有重要意义。

公开(公告)号：CN110319917A

公开(公告)日：2019-10-11

申请号：CN201910748010.6

申请日：2019-08-14

Applicant: 北京大学

Inventor： 何向阁 ,  邱晓康 ,  张敏 ,  刘飞 ,  古利娟 ,  杨宇婷 ,  卢海龙

IPC: G01H9/00

Abstract: 本发明公开了一种分布式光纤声波传感系统及其传感方法。本发明采用多波长技术，解决了外差频率与传感光纤长度相互制约的问题，从而能够实现更长的传感距离与更高的测量带宽；采用多波长技术，利用不同波长信号间的延时对信号进行组合，从而获得更高的采样率；采用多波长与外差调制解调相结合技术，相比于外差系统，在相同的外差频率下，本发明的系统可以获得更长的传感距离；在相同的传感距离下，本发明的系统能够获得更高的外差频率；采用多波长与外差调制解调以及瑞利背向散射相结合技术，能够得到光纤沿线所有位置所受振动信号的幅度和频率，从而可以恢复出光纤沿线的声波场，实现分布式声波传感。

公开(公告)号：CN108344880B

公开(公告)日：2019-09-13

申请号：CN201810149158.3

申请日：2018-02-13

Applicant: 北京大学

Inventor： 张敏 ,  易多 ,  邱晓康 ,  何向阁 ,  刘飞 ,  古利娟

IPC: G01P15/093 ,  G01H9/00

Abstract: 本发明公开了一种不等臂长迈克尔逊光纤加速度计及其传感方法。本发明采用1x3光纤耦合器，三根输出光纤的长度成等差数列，末端分别连接第一至第三法拉第旋镜，形成两个等效迈克尔逊干涉仪，双脉冲入射两个等效迈克尔逊干涉仪产生两个干涉脉冲，相位解调并将解调后的相位相减实现对共模噪声的抑制，并无需附加的参考加速度计，同时具有更好的噪声抑制效果，因而降低了传感系统成本并压缩了传感系统体积，这一优势在准分布式多基元传感网络优势体现尤为明显；此外，本发明基于不等臂长的迈克尔逊干涉原理，巧妙采用推挽结构，对轴向的振动响应产生二级放大，并对横向的振动扰动产生二级抑制，因而兼具更高主轴灵敏度，更低横向串扰等优点。

公开(公告)号：CN106840222B

公开(公告)日：2019-09-13

申请号：CN201710017600.2

申请日：2017-01-11

Applicant: 北京大学

Inventor： 张敏 ,  何向阁 ,  刘飞 ,  古利娟

IPC: G01D5/353 ,  G01H9/00

Abstract: 本发明公开了一种抑制共模噪声的分布式光纤传感系统及其抑制方法。本发明选取分布式光纤传感系统中的一段光纤进行隔声隔振处理，作为参考光纤，得到此段参考光纤的信号，由于不受外界环境干扰，只包含共模噪声信号，再将分布式光纤传感系统中其他位置的信号减去参考光纤得到的信号，从而消除分布式光纤传感系统中的共模噪声；参考光纤可以任意选择，并适用于光纤水听器阵列系统、加速度传感器阵列系统或传感光纤等基于背向散射原理的分布式光纤传感系统；在不额外添加结构的基础上，有效抑制分布式光纤传感系统中的共模噪声信号。

公开(公告)号：CN108592963B

公开(公告)日：2020-06-26

申请号：CN201810268780.6

申请日：2018-03-29

Applicant: 北京大学

Inventor： 刘飞 ,  张敏 ,  何向阁 ,  古利娟 ,  易多

IPC: G01D5/353

Abstract: 本发明公开了一种时分复用光纤传感系统乘性噪声的抑制方法及其系统。本发明采用两个探测器分别接收非干涉脉冲和干涉脉冲，利用时分复用光纤传感系统的非干涉脉冲，采用相除的方法，抑制传感器干涉脉冲中的乘性噪声；在保证系统非干涉脉的冲幅度足够、加性噪声低于乘性噪声的前提下，能够取得良好的噪声抑制效果；另外，本发明的方法对于相位生成载波法和外差法同样适用。

公开(公告)号：CN110470377A

公开(公告)日：2019-11-19

申请号：CN201910789314.7

申请日：2019-08-26

Applicant: 北京大学

Inventor： 何向阁 ,  邱晓康 ,  张敏 ,  刘飞 ,  古利娟 ,  杨宇婷 ,  卢海龙

IPC: G01H9/00

Abstract: 本发明公开了一种多波长外差传感系统及其传感方法。本发明采用多波长光源发出N个不同波长的连续光，经调制器调制成脉冲序列，经过传感器阵列的每一个检波器反射的脉冲序列将会错位叠加干涉，同一个检波器选取不同波长的干涉信号，采样率提高了N倍；本发明采用多波长外差技术，解决了检波器复用个数和测量带宽相互制约的问题，该技术在提高复用检波器个数的同时还能够提高测量带宽；本发明采用多波长技术，利用不同波长信号间的延时对信号进行组合，从而获得更高的采样率；采用多波长与外差调制解调相结合技术，在提高复用检波器个数的同时还能够提高测量带宽。

公开(公告)号：CN108566251B

公开(公告)日：2019-08-13

申请号：CN201810177911.X

申请日：2018-03-05

Applicant: 北京大学

Inventor： 张敏 ,  刘飞 ,  邱晓康 ,  何向阁 ,  易多 ,  古利娟

IPC: H04B10/67 ,  H04B10/548

Abstract: 本发明公开了一种基于外差方案的光纤传感系统数据解调方法。本发明采用初始采样率为外差频率的N倍，降采样倍数M为N的整数倍，并且低通滤波器系数中的元素个数为降采样倍数M的整数倍；本发明通过合理设计滤波器系数，配合适当的降采样倍数，将原本分开进行的乘载波运算和低通滤波操作合在一个步骤中完成，降低了基于外差解调的光纤传感系统的运算量，同时保证了降采样后的两个正交系数中相邻两个采样时刻据点之间的连续性。