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1、10申请公布号CN101963515A43申请公布日20110202CN101963515ACN101963515A21申请号201010296919122申请日20100929G01D5/26200601G01D5/353200601G02B6/2620060171申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室72发明人苑立波杨军周爱54发明名称分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置57摘要本发明提供的是一种分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置。包括宽谱光源、光源隔离器件、问讯器、光纤环行器、导入导出光纤、光纤传感器。
2、阵列和光电探测器；光源发出的光通过光源隔离器件进入问讯器后被分成两束，一束光作为参考光，另一束光作为传感光，参考光和传感光进入光纤环行器，沿相同的传输路径通过输入/输出光纤进入光纤传感器阵列，被传感器阵列反射后沿原路返回，经过光纤环行器进入光电探测器。本发明通过引入光纤环行器，提高了传感系统的复用能力，增加了光源利用效率；同时传感信号和参考信号在传感器阵列中为共光路，稳定性好。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图3页CN101963516A1/2页21一种分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是包括宽谱光源10、光源隔离器件2。
3、0、光纤MICHELSON问讯器30、至少一个光纤环行器40、至少一根导入导出光纤50、至少一个光纤传感器阵列60和至少一个光电探测器70；光源10发出的宽谱光通过光源隔离器件20进入光纤MICHELSON问讯器30后被分成两束一束光作为参考光，沿光纤耦合器301的D端口301D传输，被可移动扫描反射镜305反射，具有可调光程；另一束光作为传感光，沿光纤耦合器301的C端口301C传输，被固定反射镜302反射，具有固定光程；参考光和传感光再次经过光纤耦合器301进入光纤环行器40，沿相同的传输路径通过输入/输出光纤50进入光纤传感器阵列60，被传感器阵列反射后沿原路返回，经过光纤环行器40的C。
4、端口40C进入光电探测器70。2根据权利要求1所述的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是所述的光纤MICHELSON问讯器30包括一个22光纤方向耦合器301、一个固定反射镜302、一个梯度折射率透镜303和一个可移动扫描反射镜305；光纤耦合器301的一个输出端口C端口301C与固定反射镜302相连，构成固定臂；光纤耦合器301的另一个输出端口D端口301D与梯度折射率透镜303相连；扫描反射镜305安装在线性位移台上，与梯度折射率透镜303的光轴垂直，在梯度折射率透镜303和扫描反射镜305之间构成一个可调匹配距离304。3根据权利要求2所述的分布式MICHELSON光纤。
5、白光干涉传感装置，其特征是所述的光纤环行器40的输入端连接MICHELSON问讯器30、光纤传感器阵列60和光电探测器70，使来自于MICHELSON问讯器30的信号光经光纤传感器阵列60反射后，达到探测器70而不返回问讯器30中。4根据权利要求3所述的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是所述的光纤传感器阵列60由若干个光纤传感器S111S11N首尾相连串接构成，相邻传感器之间形成部分反射镜R110R11N。5根据权利要求4所述的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是所述的每个光纤传感器S111S11N都是一段端面切割良好、具有一定反射率的光纤，且各光纤的长度。
6、互不相同，但近似相等。6根据权利要求15任何一项所述的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是所述的光纤隔离器件是三端口光纤环行器80，所述三端口光纤环行器80的C端口80C与另一个三端口光纤环行器40的A端口40A相连；光纤环形器40的B端口40B通过另一个导入导出光纤50与第二个光纤传感器阵列60相连，C端口40C与光电探测器50相连。7根据权利要求15任何一项所述的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是所述的光纤隔离器件是四端口光纤环行器90；所述四端口光纤环行器90的A端口90A与光源10相连，B端口90B与问讯器30相连，C端口90C通过导入导出光纤50。
7、与传感器阵列60相连，D端口90D与光电探测器70相连，其中问讯器30和传感器阵列60的位置是可以互换。8根据权利要求6所述的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，其特征是包括两个1N光纤星型耦合器100和110；MICHELSON问讯器30的B端口301B直接与一个星型耦合器100相连；另一端口A端口301A通过光纤环行器80与第二个星型权利要求书CN101963515ACN101963516A2/2页3耦合器110相连；星型耦合器100和110的输出端口分别通过光纤环行器CIJ和导入导出光纤LIJ与一个光纤传感器阵列AIJ相连；环行器CIJ的第三个端口与光电探测器PDIJ相连。权利。
8、要求书CN101963515ACN101963516A1/7页4分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置技术领域0001本发明涉及一种光纤传感技术领域，尤其涉及一种分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统。背景技术0002以宽谱光为光源、以光纤为传输介质的干涉仪称为光纤白光干涉仪。传统的光纤白光干涉仪一般包括一个传感臂和一个可调参考臂，沿传感臂和参考臂传输的信号被光电探测器探测。如果传感臂和参考臂的光程差小于光源的相干长度，两路信号发生干涉。白光干涉条纹的特征是有一个主极大值，称为中心条纹，它对应参考光束和测量光束光程绝对相等，称为参考光束与测量光束的光程相匹配。当测量臂光程变化时，通。
9、过改变光纤延迟线的延迟量，使参考信号的光程发生变化，可以获得中心干涉条纹。中心条纹的位置为测量提供了一个可靠的绝对位置参考，当测量光束在外界待测物理量的影响下其光程发生变化时，只需通过参考臂光程调整即可得到的白光干涉条纹的位置变化，从而获得被测量物理量的绝对变化值。与其他光纤干涉仪相比，光纤白光干涉除了具有高灵敏度、本质安全、抗电磁场干扰等优点外，最大特点是可对压力、应变、温度等待测量进行绝对测量。因此白光干涉性光纤干涉仪被广泛用于物理量、机械量、环境量、化学量、生物医学量的测量。0003在实际应用中，尤其是在建筑结构的监测中，通常需要对建筑结构进行长距离、多点的准分布式测量，这就要求光纤传感。
10、器具有较长的标距。然而，对于传统的光纤白光干涉仪结构，传感光纤的标距受到可变扫描臂的调节范围的限制。另外，即使可以得到长距离的调节范围，光信号在长距离的空间光路中传输的损耗也会很大。0004为解决上述问题，1995年美国HP公司WAYNEVSORIN和DOUGLASMBANEY公开了一种基于光程自相关器的白光干涉传感器的复用方法美国专利专利号5557400，基于MICHELSON干涉仪结构，利用光信号在MICHELSON干涉仪固定臂和可变扫描臂之间形成的光程差与光纤传感器的前后两个端面反射光信号光程差之间的匹配实现光程自相关，获得该传感器的白光干涉信号，再利用改变扫描臂与固定臂之间光的程差与多。
11、个首尾相接的串行光纤传感器阵列中的每个传感器逐一匹配，完成光纤传感器的多路复用。0005另外，申请人于2007年和2008年公开的低相干绞扭式类SAGNAC光纤形变传感装置中国专利申请号2007100723509和空分复用MACHZEHNDER级联式光纤干涉仪及测量方法中国专利申请号2008101368246主要用来解决光纤传感器复用阵列布设过程中抗毁坏的问题；申请人于2008年公开的光纤MACHZEHNDER与MICHELSON干涉仪阵列的组合测量仪中国专利申请号2008101368195和孪生阵列MICHELSON光纤白光干涉应变仪中国专利申请号2008101368208主要用于解决白光光。
12、纤干涉仪多路复用中温度对测量干扰，以及温度和应变同时测量问题；申请人于2008年公开的一种简化式多路复用白光干涉光纤传感解调装置中国专利申请号2008101368265和基于可调FABRYPEROT谐振腔的分布式光纤白光干涉传感器阵列中国专利申请号2008101368335，引入环形腔、FP腔光程自相关器主要用于简化多路复用干涉仪的拓扑结构，构造共光路形式，提高说明书CN101963515ACN101963516A2/7页5温度稳定性；申请人于2008年公开的一种双基准长度低相干光纤环形网络传感解调装置中国专利申请号200810136821244光纤耦合器光程自相关器的引入，目的是解决多基准传。
13、感器的同时测量问题。0006但在上述基于空分复用的干涉仪结构中，光源功率衰减大、光源利用率低，由光源发出的光，仅有较小的一部分达到传感器阵列，被探测器接收形成干涉图样。以WVSORIN公开的光路结构而言，当传感器阵列反射的光信号通过光纤耦合器时，只有一半的光进入MICHELSON自相关器，而另一半光沿与光源相连的光路损耗掉。另外，进入MICHELSON自相关器的光，被反射镜反射后经过耦合器时又只有一半光进入光电探测器，另一半光回馈到耦合器中。因此，这种结构最多只有1/4的光源功率对传感过程有贡献。如果只包含一个传感器阵列，耦合器的另一个输出端口不用，则还有进一步的1/2光功率损耗，因此光源总的。
14、利用率最多为1/8。另外，经过耦合器回馈的光会直接进入光源，虽然使用的光源类型为宽谱光，与激光光源相比，对回馈不十分敏感，但是过大的信号功率反馈，特别是对于SLD和ASE等自发辐射增益较大的光源，回馈光会引起光源的谐振。发明内容0007本发明的目的在于提供一种能降低传感系统的传输损耗，提高传感系统的复用能力，适合用于建筑结构健康监测等领域的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置。0008本发明的目的是这样实现的0009包括宽谱光源10、光源隔离器件20、光纤MICHELSON问讯器30、至少一个光纤环行器40、至少一根导入导出光纤50、至少一个光纤传感器阵列60和至少一个光电探测器70；。
15、光源10发出的宽谱光通过光源隔离器件20进入光纤MICHELSON问讯器30后被分成两束一束光作为参考光，沿光纤耦合器301的D端口301D传输，被可移动扫描反射镜305反射，具有可调光程；另一束光作为传感光，沿光纤耦合器301的C端口301C传输，被固定反射镜302反射，具有固定光程；参考光和传感光再次经过光纤耦合器301进入光纤环行器40，沿相同的传输路径通过输入/输出光纤50进入光纤传感器阵列60，被传感器阵列反射后沿原路返回，经过光纤环行器40的C端口40C进入光电探测器70。0010所述的光纤MICHELSON问讯器30包括一个22光纤方向耦合器301、一个固定反射镜302、一个梯度。
16、折射率透镜303和一个可移动扫描反射镜305；光纤耦合器301的一个输出端口C端口301C与固定反射镜302相连，构成固定臂；光纤耦合器301的另一个输出端口D端口301D与梯度折射率透镜303相连；扫描反射镜305安装在线性位移台上，与梯度折射率透镜303的光轴垂直，在梯度折射率透镜303和扫描反射镜305之间构成一个可调匹配距离304。0011所述的光纤环行器40的输入端连接MICHELSON问讯器30、光纤传感器阵列60和光电探测器70，使来自于MICHELSON问讯器30的信号光经光纤传感器阵列60反射后，达到探测器70而不返回问讯器30中。0012所述的光源隔离器件20具有至少一个输。
17、入端和输出端，信号光从输入端进入，仅有输出端输出，具有单向传输特性，它是光纤隔离器、三端口光纤环形器或者四端口光纤环形器。0013所述的光纤传感器阵列60由若干个光纤传感器S111S11N首尾相连串接构成，相邻说明书CN101963515ACN101963516A3/7页6传感器之间形成部分反射镜R110R11N。0014每个光纤传感器S111S11N都是一段端面切割良好、具有一定反射率的光纤，且各光纤的长度互不相同，但近似相等。0015所述的光纤隔离器件是三端口光纤环行器80，所述三端口光纤环行器80的C端口80C与另一个三端口光纤环行器40的A端口40A相连；光纤环形器40的B端口40B通。
18、过另一个导入导出光纤50与第二个光纤传感器阵列60相连，C端口40C与光电探测器50相连。0016所述的光纤隔离器件是四端口光纤环行器90；所述四端口光纤环行器90的A端口90A与光源10相连，B端口90B与问讯器30相连，C端口90C通过导入导出光纤50与传感器阵列60相连，D端口90D与光电探测器70相连，其中问讯器30和传感器阵列60的位置是可以互换的。0017包括两个1N光纤星型耦合器100和110；MICHELSON问讯器30的B端口301B直接与一个星型耦合器100相连；另一端口A端口301A通过光纤环行器80与第二个星型耦合器110相连；星型耦合器100和110的输出端口分别通过。
19、光纤环行器CIJ和导入导出光纤LIJ与一个光纤传感器阵列AIJ相连；环行器CIJ的第三个端口与光电探测器PDIJ相连。0018所述的1N分路器，具有至少一个输入通道和一个输出端，当只有一个输出通道时，分路器就是根传输光纤；当具有大于一个多个输出通道时，它的结构是一个1N的光纤耦合器各通道功率均分或者为1N光纤开关。0019本发明采用光纤环行器来连接MICHELSON问讯器、光纤传感器阵列和光电探测器，使光纤传感器反射的信号全部耦合到光电探测器中，与上述用光纤耦合器连接传感器和探测器的结构相比，本发明可以将光源利用率提高一倍；另外，在光源和MICHELSON问讯器之间插入隔离器或环行器，使MIC。
20、HELSON问讯器反馈回的信号不能进入光源，从而提高光源的稳定性，同时对于在光源和问讯器之间插入环行器的结构来说，反馈回的光被送入另一个传感器阵列，从而在理论上使光源发出的光全部得到利用，提高了传感系统的复用能力。0020本发明的基本原理是基于低相干光干涉原理和空分复用原理。以图1所示的装置为例，光源发出的信号光被光纤耦合器301分成两束一束光作为传感光沿端口301C传输，被固定反射镜302反射，反射光经端口301B进入光纤环行器40，然后经端口40B和导入导出光纤50进入传感器阵列60；另一束作为参考光沿端口302D传输，通过梯度折射率透镜303和可调匹配距离304后被扫描反射镜305反射，。
21、反射光同样经端口301B进入光纤环行器40，然后经端口40B和导入导出光纤50进入传感器阵列60。0021以传感器阵列60中的第一个传感器S1为例，当进入传感器阵列60的参考光部分被S1的近端反射镜R0反射，传感光部分被S1的远端反射镜R1反射。当这两束反射光的光程相等时，即MICHELSON问讯器两臂的光程差与传感器S1的光程相等时，两束光会发生干涉0022NL1XNL2NL110023其中，L1为光纤传感器S1的长度，N为光纤纤芯的折射率，X代表梯度折射率透镜303到扫描反射镜305之间的可调距离304，NL1X和NL2分别为问讯器30中可调臂和固定说明书CN101963515ACN101。
22、963516A4/7页7臂的光程。0024根据公式1，对于不同的传感器长度L，由于L1和L2是固定值，因此只需要调节扫描反射镜305来改变X，就可以观测到一系列干涉条纹。如果传感器阵列60中各个传感器的长度互不相同，那么每个干涉条纹对应扫描反射镜305的位置不同，即每个传感器对应唯一的干涉条纹，从而实现对外界环境变化的定位。0025当传感器LJ受到应变等外界因素作用发生形变时，调节可变参量XJ，使光程匹配，即0026XJNLJJ1，2，3，20027假设光纤传感器长度由L1变化到L1L1，第二个传感器由L2变化到L2L2，第N个传感器由LN变化到LNLN，通过测量传感器长度的变化量，则可以得到。
23、每个传感器所感知的应变00280029与现有技术相比，本发明的优点在于00301采用光纤环行器连接问讯器、传感器阵列和光电探测器，如果忽略系统中各元件自身的损耗和连接插入损耗，可以认为来自问讯器的光信号全部进入传感器阵列，同时传感器阵列反射的信号也全部被探测器接收，与传统的使用光纤方向耦合器的装置相比，可以使光源的有效利用率提高一倍，从而提高传感系统的复用能力。对于图2图4所示的结构，如果忽略系统中各元件自身的损耗和连接插入损耗，理论上光源的利用率可以达到100。00312在宽谱光源与光纤MICHELSON问讯器之间插入一个隔离器或光纤环行器，避免了回馈光对光源输出功率的影响，从而提高了传感系。
24、统的稳定性；尤其对于图2图4所示的结构，在光源和MICHELSON问讯器之间插入光纤环行器，并将另一个传感器阵列与环行器相连，既可以避免回馈光对光源的影响，同时又能有效地利用回馈光，进一步提高光源的利用率。00323通过在光路中引入光环形器使由光源发出的光信号只具有前向传输的特性，避免了两次或者多次通过光纤MICHELSON问讯器，抑制了造成的二次多次光程匹配干涉噪声，提高了传感器的位置识别精度。0033此外，它还具有的优点和特点是00344采用光纤环行器的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统，无需采用复杂的时分复用或频分复用技术，只需通过连续的空间光程扫描，即可实现对多个传感器信号的。
25、问讯和测量，技术简单，易于实现。00355本发明构造的分布式光纤白光干涉传感器阵列，可以实现光纤传感器布设的阵列化，在测量时各传感器互不影响，传感器长度可由使用者确定，其长度可以从几厘米到几百米范围内任意选择，具有多任务传感、多元传感、局部应变传感与大尺度形变传感的能力。附图说明0036图1是包括一个传感器阵列的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统的结构示说明书CN101963515ACN101963516A5/7页8意图，其中光源和问讯器之间用隔离器连接。0037图2是包括两个传感器阵列的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统的结构示意图，其中光源和问讯器之间用三端口光纤环行器。
26、连接。0038图3是由包括传感器阵列的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统的结构示意图，其中光源和问讯器之间用四端口光纤环行器连接。0039图4是由包括多个传感器阵列的传感器矩阵构成的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统的结构示意图。具体实施方式0040下面结合附图举例对本发明做更详细地描述0041具体实施方式一0042参见图1，分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置，包括宽谱光源10、光纤隔离器20、光纤MICHELSON问讯器30、光纤环行器40、导入导出光纤50、光纤传感器阵列60和光电探测器70。光纤MICHELSON问讯器30包括一个22光纤方向耦合器301、一。
27、个固定反射镜302、一个梯度折射率透镜303和一个可移动扫描反射镜305。光纤耦合器301的一个输出端口301C与固定反射镜302相连，构成固定臂；光纤耦合器301的另一个输出端口301D与梯度折射率透镜303相连。扫描反射镜305安装在线性位移台上，与梯度折射率透镜303的光轴垂直，在梯度折射率透镜303和扫描反射镜305之间构成一个可调匹配距离304。光纤传感器阵列60由若干个光纤传感器S1SN首尾相连串接构成，每个光纤传感器都是由端面切割良好、具有一定反射率的光纤构成，相邻传感器之间形成部分反射镜R0RN。反射镜R0RN的反射率很小以避免传感器阵列440中传输的信号衰减过快。光纤传感器阵。
28、列中各光纤的长度互不相同，但近似相等。输入/输出光纤50可以短至几厘米，也可以长至数公里甚至更长。0043在实际应用中，如图1所示，光源10一般为ASE光源通过一个光纤隔离器20与光纤方向耦合器301的一个输入端口301A相连。来自光源10的宽谱光被耦合器301分成两束一束光作为传感信号，经过光纤臂301C后被反射镜302反射；另一束光作为参考信号，经过光纤臂301D和GRIN透镜303后被扫描反射镜305反射。反射回的传感信号和参考信号再次被耦合器301分成两束一束光沿端口301A进入隔离器20，被衰减掉；另一束沿端口301B进入光纤环行器40，然后经过输入/输出光纤50进入光纤传感器阵列6。
29、0，被部分反射镜R0RN反射后沿原路经光纤环行器40进入光电探测器70。0044为了讨论方便，以传感器SJ为例。部分参考光被位于SJ近端的反射镜RJ1反射后进入光电探测器70；同时部分传感光被位于SJ远端的反射镜RJ反射后也进入光电探测器70。如果MICHELSON问讯器30固定臂与可调臂之间的光程差OPD与传感器SJ的光程相等，会在探测器70处得到干涉图样。类似的，如果调节扫描反射镜305的位置，使MICHELSON问讯器30两臂的光程差OPD与另一个传感器SJK的光程相等，会在探测器70处得到另一个干涉图样。干涉图样的中央条纹振幅最大，对应参考光和传感光之间的光程绝对相等。因此，可以在干涉。
30、条纹的位置和光纤传感器标距之间建立直接对应关系。如果传感器阵列60中的各个传感的标距互不相同，那么每个传感具有唯一的干涉图样。0045需要注意的是，在如图1所示的装置中，由于利用光纤环行器40而不是光纤方向说明书CN101963515ACN101963516A6/7页9耦合器，使所述装置的光源利用率提高了约3DB，这意味着所述装置的信噪比被提高3DB，从而极大改善了所述装置对传感器的复用能力。0046具体实施方式二0047尽管图1所述的装置可以提高光源的利用率和系统的复用能力，但是在光纤耦合器301处仍然存在约3DB的损耗。这是因为当反射镜302和305反射的信号通过光纤耦合器301时，只有一。
31、半的功率沿耦合器301的301B端口通过光纤环行器40进入光纤传感器阵列60，而另一半光则通过端口301A被隔离器20损耗掉，没有对传感系统作出贡献。0048为了进一步提高所述装置的光源输出功率的有效利用率，分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置的另一个实施例如图2所示，包括宽谱光源10、光纤MICHELSON问讯器30、光纤环行器40和40、光纤环行器80、导入导出光纤50和50、光纤传感器阵列60和60，光电探测器70和70。0049图2所述装置中，MICHELSON问讯器30的结构与图1中的问讯器相同。所不同的是，图2所述装置用一个三端口光纤环行器80取代图1所述装置中的隔离器20。
32、。环行器80的一个端口80A与光源10相连，另一个端口80B与MICHELSON问讯器30的输入端口301A相连，第三个端口80C与另一个三端口光纤环行器40的一个端口40A相连。环行器40的另一个端口40B通过导入导出光纤50与另一个光纤传感器阵列60相连，端口40C与光电探测器70相连。反射镜302和305反射的通过光纤耦合器301的输入端口301A回馈的信号，经环行器80和40进入传感器阵列60，被传感器阵列60的部分反射面反射后沿原路返回，再次经环行器40被光电探测器70检测。问讯器30的另一个端口301B的连接方式与图1所示装置相同，通过环行器40和导入导出光纤与传感器阵列60相连，。
33、来自301B端口的信号被传感器阵列60调制后，沿原路返回，经环行器40的端口40C进入光电探测器70。图2所示的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置共有两个传感器阵列。沿各个传感器阵列传输的参考信号和传感信号的干涉原理与实施方式1中所述相同。0050需要注意的是，在如图2所示的装置中，由于在光源10与MICHELSON问讯器30之间插入光纤环行器80，且将另一个光纤传感器阵列60与环行器80相连，使所述装置的光源利用率在图1所示装置的基础上又提高了1倍。因此，在相同光功率输出的情况下，传感系统的复用能力得到进一步地提高。0051具体实施方式三0052为了进一步提高系统的稳定性，图2所示。
34、装置中的两个三端口光纤环行器40和80可以用一个四端口光纤环行器代替。分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置的另一个具体实施方式如图3所示，包括宽谱光源10、光纤MICHELSON问讯器30、三端口光纤环行器40、四端口光纤环行器90、导入导出光纤50和50、光纤传感器阵列60和60，光电探测器70和70。0053图3所示装置的传感原理与图2所示装置的传感原理基本相同。所不同的是，图2所示装置的两个三端口光纤环行器40和80被一个四端口光纤环行器90取代。环行器90的一个端口90A与光源10相连，第二个端口90B与MICHELSON问讯器30的输入端口301A相连，第三个端口90C通过导。
35、入导出光纤50与第二个传感器阵列60相连，第四个端口90D与光电探测器70相连。四端口环行器90的作用是同时实现将光源10发出的宽谱光说明书CN101963515ACN101963516A7/7页10耦合入MICHELSON问讯器30，将反射镜305和302反射的一部分光耦合到光纤传感器阵列60中，将经传感器阵列60的反射信号耦合入光电探测器70中。沿各个传感器阵列传输的参考信号和传感信号的干涉原理与实施方式1中所述相同。0054利用四端口光纤环行器90的优点是，可以降低图2所述装置的复杂性，进而提高所述装置的可靠性。利用四端口光纤环行器90代替三端口光纤环行器80和40还可以降低所述装置的插。
36、入损耗。0055具体实施方式四0056在实际应用中，经常需要对桥梁、大坝等大型结构进行网格状分布式测量。为了进一步提高所述装置的复用能力，采用两个光纤星型耦合器100和110构成传感器矩阵，所述分布式MICHELSON光纤白光干涉传感装置的结构示意图如图4所示，包括包括宽谱光源10、光纤MICHELSON问讯器30、三端口光纤环行器80、光纤星型耦合器100和110、若干个三端口光纤环行器CIJ、若干个导入导出光纤LIJ、若干个光纤传感器阵列AIJ和若干个光电探测器PDIJ。0057所述装置的光路结构与图2所示基本相同，所不同的是，用两个1N光纤星型耦合器100和110分别代替光纤环行器40和。
37、40，并且星型耦合器100和110的每个输出臂都通过一个光纤环行器CIJ和输入/输出光纤LIJ与一个光纤传感器阵列AIJ相连，构成一个传感器矩阵。每个光纤环形器CIJ还与一个光电探测器PDIJ相连，用于探测光纤传感器阵列AIJ反射的传感光信号和参考光信号，并将这些光信号转化为电信号。沿各个传感器阵列传输的参考信号和传感信号的干涉原理与实施方式1中所述相同。0058需要注意的是，对于如图4所示的分布式MICHELSON光纤白光干涉传感系统，如果不考虑组成所述装置的各个元件的自身损耗和连接插入损耗，光源的有效利用率可以达到100。需要注意的还有，通过使用1N光纤星型耦合器，所述装置的复用能力得到很大提高，从而可以构成用于网格状测量的分布式传感器矩阵。说明书CN101963515ACN101963516A1/3页11图1图2说明书附图CN101963515ACN101963516A2/3页12图3说明书附图CN101963515ACN101963516A3/3页13图4说明书附图CN101963515A。