本章提出的系统在结构上使用单根光纤作为传感光纤,光纤自身不闭合,通过在光纤末端加一个反馈装置来构成干涉光路。根据前文对系统基本原理的分析可知,该系统的特点是携带扰动位置信息的光是传输到光纤末端后经反馈装置反馈的光。根据图2.7可知,相干的光必须历经从感应光纤6的端点5a传输到反馈装置13再返回到感应光纤6这一过程,才能携带位置 l 1 的信息。然而,在实际应用中,受光纤的结构特点、光纤自身的缺陷等影响,光纤中存在散射光,如瑞利散射光等。这些散射光会影响有用干涉信号的纯度,从而对定位精度产生不利影响。在一般情况下,接点反射光、背向散射光产生的干涉强度明显小于反射光产生的干涉强度(有效干涉信号),对有效干涉信号不会产生明显的影响, l 1 的精度可以满足实际应用需求。但是,当被监测线路达到一定长度后,整个线路散射光的综合影响会很明显,这时可以观察到有效干涉信号已发生明显的畸变,因此系统无法正常获得有效干涉信号,系统的监测距离也因背向散射光受到了明显限制。
根据文献[12],利用相位生成载波技术可以有效地抑制传感光纤中背向散射光、接点反射光等对测量的影响,将有效信息从被严重干扰的信号中提取出来,能显著延长系统的监测距离。图2.18和图2.19是在60km处施加扰动信号时有无相位调制器的对比。
图2.18 在60km处有相位调制器的信号
图2.18 在60km处有相位调制器的信号(续)
图2.19 在60km处无相位调制器的信号
从图2.18和图2.19可知,在传感光纤末端接入相位调制器后,可以延长系统的监测距离。这是由于加入载波后,在载波基频和倍频的边带上只含有扰动引起的相位变化信息,而传感光纤线路上的散射光引起的干涉由于没有相位载波的参与,其信号不会出现在载波基频和倍频的边带附近,不会干扰这些边带上所含的扰动信息。因此,利用相位生成载波技术可以有效地消除传感光纤中背向散射光、接点反射光等的影响,可以显著地延长系统的监测距离。