專利名稱：干擾位置的估計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對波導(dǎo)上干擾的位置進(jìn)行估計的方法和裝置，具體 地說，其中該干擾為時變干擾。
背景技術(shù)：
已知利用被稱為調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)的技術(shù)來估計物體的距離， 其中向該物體發(fā)送調(diào)頻信號。然而，當(dāng)估計時變干擾的位置時，特別是 估計時變干擾沿著波導(dǎo)的位置時，這種已知技術(shù)并不總是方便或靈敏的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種以干涉測量方式來估計光波導(dǎo)
上的時變干擾的位置的方法，該方法包括以下步驟向光波導(dǎo)發(fā)送感測 信號，對所述感測信號施加至少部分地依賴于它們的傳輸時間的調(diào)制； 接收己被施加了干擾的返回的感測信號；以及根據(jù)先前對返回的感測信 號施加的調(diào)制來估計干擾的位置。
由于感測信號具有至少部分地依賴于它們的傳輸時間的調(diào)制，所以 可以推斷出信號傳播到干擾并從干擾返回的往返時間。由該往返時間或 與該往返時間相關(guān)的值，能夠直接地或間接地估計干擾的位置。
優(yōu)選的是，施加的調(diào)制將是相位調(diào)制。這將使得所發(fā)送信號的強(qiáng)度 基本上是恒定的。然而，代替的或附加的是，可以對感測信號的幅度進(jìn) 行調(diào)制。如果幅度被調(diào)制，并且如果作為調(diào)制的結(jié)果來自光源的信號被 中斷，則與未中斷時間段相比，可以使該中斷很短暫，由此使得能夠保 持高靈敏度。
調(diào)制的頻率可以隨時間而改變，優(yōu)選地以循環(huán)的方式改變。另選地 或者附加地，優(yōu)選地通過相位調(diào)制可以將二進(jìn)制碼或其他信息調(diào)制到感測信號上。然后利用自相關(guān)技術(shù)可以獲得傳輸時間的指示。
感測信號將優(yōu)選地被形成為來自光源信號的信號副本。光源信號優(yōu)
選地具有與它們相關(guān)聯(lián)的相干時間，從而在相干時間的時標(biāo)(time scale) 上出現(xiàn)光源信號(通常隨機(jī)的)的相位變化。信號副本不需要彼此完全 一樣。雖然由光源信號的不相干而產(chǎn)生的隨機(jī)相位變化對于一對信號副 本中的每一個來說優(yōu)選地是共同的，但施加到這些信號副本上的調(diào)制對 于一對副本來說可以(但不需要)是共同的。在信號被發(fā)送到波導(dǎo)之前 或者被發(fā)送到要進(jìn)行感測的波導(dǎo)的一部分之前，相位調(diào)制器可以用于對 這些信號施加相位調(diào)制。
優(yōu)選的是，信號副本將以彼此相對時間延遲的方式沿著傳送線路被 發(fā)送，從而形成在前(leading)副本和在后(trailing)副本。返回的在前 副本隨后可以相對于先前的在后副本而延遲，從而這兩個副本可以基本 上彼此同步地結(jié)合在一起。
在優(yōu)選實施方式中，這是通過利用諸如非平衡馬赫-曾德爾(Mach Zehnder)干涉儀的干涉儀級而實現(xiàn)的。在該優(yōu)選實施方式中，來自光源 的輸出被饋送到干涉儀，其中在該干涉儀中信號被復(fù)制， 一個副本被引 導(dǎo)到干涉儀的一條路徑，與每條路徑相關(guān)聯(lián)的通過(transit)時間是不同 的，因而從干涉儀級發(fā)送信號副本的時間之間產(chǎn)生相對延遲或差分延遲。 由于在發(fā)出方向施加的相對延遲將與在返回方向施加的相對沿遲相同， 在每種情況下這是由兩條路徑的通過時間之差而確定的，因此隨后可以 按照特別方便的方式利用相同的干涉儀級來重新調(diào)整(re-align)返回的 信號副本，
優(yōu)選的是，將至少部分地根據(jù)光源的平均相干時間來選擇差分延遲。 優(yōu)選的是，差分延遲比相千時間長得多。優(yōu)選的是，差分延遲與相干時 間的比大于或等于103,更優(yōu)選的是，差分延遲與相干時間的比大于或等 于105，甚至更優(yōu)選的是，差分延遲與相干時間的比大于或等于107。
優(yōu)選的是，復(fù)制輸出信號并發(fā)送這些信號的步驟將在第一位置執(zhí)行， 在距離第一位置至少1 km或甚至至少10 km的位置，仍可檢測到干擾。


將在所附權(quán)利要求中提供本發(fā)明的進(jìn)一步的方面。下面將參照以下 附圖僅僅借助于實施例來進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)感測系統(tǒng)；
圖2為跡線，該跡線例示了頻率隨著施加到感測系統(tǒng)中發(fā)送的信號
上的調(diào)制的時間的變化；
圖3 (a)示出了發(fā)送信號的頻率-時間變化和從近處、中間和遠(yuǎn)處返 回的信號的跡線；
圖3 (b)示出了指示出發(fā)送信號和從圖3 (a)的近處、中間和遠(yuǎn)處
返回的信號之間的頻率差的信號；
圖4 (a)示出了發(fā)送信號和返回信號的頻率-時間變化；
圖4 (b)示出了指示出圖4 (a)的發(fā)送信號和返回信號之間的頻率
差的信號。
具體實施例方式
圖1示出了感測系統(tǒng)10，其中傳感器站12連接到光纖16以便感測 光纖16上的干擾。傳感器站12包括將感測信號發(fā)送到光纖上的光源18， 以及在光源18和光纖16之間的干涉儀級20。干涉儀級20，這里為馬赫 曾德爾(MachZehnder)干涉儀，具有第一路徑24和第二路徑26，這兩 條路徑24、26分別通過第一耦合級28和第二耦合級30在各自端部耦合。 光源18耦合到第一耦合級的輸入，從而為了使光沿出射方向(即，向著 光纖16)傳播，第一耦合級28用作定向功率(強(qiáng)度)分路器以將光從光 源引導(dǎo)到路徑24、 26中的每一條。每條路徑的功率以預(yù)定方式來分擔(dān) 盡管可以使用不同的比率，但這里以50: 50來分擔(dān)功率。對于由光源18 提供的每個信號，該信號在第一耦合級28被復(fù)制，從而生成第一副本和 第二副本， 一個副本沿著第一路徑24傳播，而另一個副本沿著第二路徑 26傳播。
第一路徑具有延遲級34，用于增加光沿其傳播的通過時間，從而光 沿著第一路徑24在第一耦合級28和第二耦合級30之間傳播的通過時間比沿著第二路徑26的通過時間要大一個延遲時間D。第二耦合級30將 來自第一路徑和第二路徑的光合并，并將合并后的光向著光纖16進(jìn)行引 導(dǎo)(channd)。因此，對于由光源產(chǎn)生的信號，干涉儀級20用于將這些 信號副本中的一個信號副本相對于另一個信號副本延遲一個延遲時間D， 這些信號副本在彼此不同的時間被發(fā)送到光纖網(wǎng)絡(luò)16。
在第二耦合級30的輸出設(shè)置有相位調(diào)制器50，用于對發(fā)送到光纖 16的感測信號的相位進(jìn)行調(diào)制。相位調(diào)制器50可以是壓電調(diào)制器，或者 是具有折射率依賴于電場的波導(dǎo)區(qū)的調(diào)制器。
該實施例中的光源是連續(xù)波光源，因此這些信號將彼此無縫地繼續(xù)， 連續(xù)信號之間的差別是概念上的。然而，光源可以有一些間斷，只要光 源在一個相當(dāng)比例的時間內(nèi)發(fā)光即可。即，如果連續(xù)波光源有間斷，則 該間斷將是這樣的符號間隔比(mark space ratio)要高，優(yōu)選的是大于 5或大于10。雖然低符號間隔比也是可以的，但是符號間隔比越低，感 測系統(tǒng)的靈敏度將越低。
由于發(fā)送的感測信號沿著光纖傳播，這些信號通過分布式反向散射 過程(這里為瑞利(Rayleigh)反向散射)逐步地返回到傳感器站12。光 纖的時變干擾將導(dǎo)致能夠在干涉儀級20處檢測到的(除了由相位調(diào)制器 50施加的相位改變之外的)相位改變，這將在下面進(jìn)一步解釋。
對于沿著返回方向(即向著傳感器站)傳播的信號，第二耦合級30 用作功率分路器，將信號強(qiáng)度的一部分引導(dǎo)到第一路徑24和第二路徑26 中的每一個。第一耦合級28隨后用于將來自第一路徑和第二路徑的返回 信號合并，由此產(chǎn)生能夠檢測出沿著光纖的干擾的干涉信號。
由于沿著光纖從不同位置返回的感測信號將在不同的時間到達(dá)傳感 器站12，因此可以基于感測信號到達(dá)干擾并從干擾返回的往返時間來確 定干擾的位置。在圖l的實施方式中，這利用信號處理級52來實現(xiàn)，信 號處理級52的輸入經(jīng)由光探測器(這里為模擬PIN-FET接收器49)連 接到干涉儀的第一耦合級，以便在電域(electrical domain)中接收干涉 信號。信號處理級52包括掃描發(fā)生器56，該掃描發(fā)生器56用于對相位 調(diào)制器50進(jìn)行控制從而以時變方式對感測信號的相位進(jìn)行調(diào)制。具體地說，掃描發(fā)生器56被配置為將調(diào)制器信號饋送到相位調(diào)制器50，該信號 用于控制相位調(diào)制器50對感測信號進(jìn)行調(diào)制的頻率。在該實施例中，該 調(diào)制器信號為鋸齒形信號，使得調(diào)制頻率以循環(huán)方式線性增大并隨后突 然下降。
信號處理級52包括頻譜分析器級54，頻譜分析器級54用于對干涉 儀信號進(jìn)行濾波以還原由相位調(diào)制器50施加到感測信號上的調(diào)制，由此 產(chǎn)生表示調(diào)制頻率的頻率信號。
信號處理單元58耦合到頻譜分析器級54和掃描發(fā)生器級56。信號 處理單元58 —方面從掃描發(fā)生器級56接收調(diào)制信號的副本，該副本表 示相位調(diào)制器52對發(fā)出的感測信號進(jìn)行調(diào)制的(時間相關(guān)的)頻率。另 一方面，信號處理單元58從頻譜分析器級54接收頻率信號，該頻率信 號表示返回的感測信號的調(diào)制頻率。信號處理單元58包括用于對調(diào)制信 號和頻率信號進(jìn)行混頻的混頻器級60，由此提供代表了調(diào)制信號和頻率 信號各自頻率之差的差信號。因此，如果調(diào)制信號代表調(diào)制頻率fl(t)， 頻率信號代表調(diào)制頻率f2(t)，則差信號為頻率(或量值)是fl(t)-f2(t)的信號。
由于調(diào)制頻率為線性斜坡，差信號將與往返時間成比例，因此差信 號與沿著光纖路徑的干擾的距離成比例。信號處理單元58被配置為基于 差信號和頻率的傾斜度來計算干擾的距離。
更詳細(xì)地，這通過如下過程實現(xiàn)設(shè)置監(jiān)控級62以監(jiān)控來自干涉儀 級20的干涉信號，并且如果干涉信號突變就產(chǎn)生干擾或根據(jù)預(yù)定準(zhǔn)則來 產(chǎn)生干擾。距離計算級64耦合到監(jiān)控級62和混頻器級60。響應(yīng)于從監(jiān) 控級62接收干擾信號，計算級64被配置為基于以下因素來計算干擾的 距離(i )來自混頻器級60的差信號；(ii)頻率的傾斜度，即最大頻 率和最小頻率之差(Af)除以傾斜時間(At);和(iii)速度到位置的轉(zhuǎn) 換因子。上述各種級和單元可以在連接到一個或更多個存儲器的一個或 更多個適當(dāng)?shù)木幊痰奶幚砥髦袑崿F(xiàn)。
盡管圖1中所示的相位調(diào)制器50連接到掃描發(fā)生器56的輸出，但 相位調(diào)制器可以另選地位于第一耦合級28和第二耦合級30之間的多個路徑中的任一路徑中。經(jīng)過實驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相位調(diào)制器的圖1中所示的
位置提供了最強(qiáng)的信號，但是將相位調(diào)制器置于干涉儀路徑24， 26中的 任一條中是有利的，因為這將減少或避免2/D處的節(jié)拍形式的頻率，其 中D是通過干涉儀級20的差分延遲。
由光源產(chǎn)生的輻射可以是非偏振的，或者另選地，在光源和干涉儀 之間設(shè)置去偏振單元43，該去偏振單元43用于在光射入千涉儀之前對該 光進(jìn)行去偏振(該去偏振單元例如可以是光纖Lyot去偏振器)。偏振控制 器或去偏振器49可以設(shè)置在干涉儀的多個路徑中的一條路徑中(這里為 第一路徑)，所以來自在第一耦合器28處沿返回方向合并的第一路徑的 光的偏振至少與來自另一路徑的光的偏振部分地對準(zhǔn)。去偏振器還具有 以下優(yōu)點，它有效地混雜(scramble) 了返回的反向散射信號中的任何偏 振結(jié)構(gòu)，使得更易于檢測遺漏的缺陷。
典型地，光源以1微米和2微米之間(優(yōu)選為大約1.3或1.55微米) 的波長工作，以有效地利用標(biāo)準(zhǔn)通信光纖，這種光纖被配置為支持該波 長下的單模傳輸。典型地，光纖具有直徑為大約9微米或10微米的單芯 (single core)。光源通常為具有小于10皮秒(優(yōu)選為小于1皮秒)的相 干時間的寬帶光源，優(yōu)選的是干涉儀的延遲時間D比相干時間大得多。 典型地，干涉儀具有至少5km的路經(jīng)差，優(yōu)選的是具有至少10km的路 經(jīng)差，或者甚至具有至少20km的路經(jīng)差除了比相干時間長之外，長的 延遲將會使感測系統(tǒng)對于低頻干擾更加靈敏。
為了理解如何能夠基于干涉儀信號來檢測干擾，考慮干涉儀級20的 工作是有幫助的，該干涉儀級20為光源產(chǎn)生的每個信號有效地以相對于 彼此的延遲D而發(fā)送到光纖的時移(time-displaced)信號副本。該復(fù)制 是第一耦合級作用的結(jié)果，該第一耦合級將來自光源的光分到干涉儀的 兩條路徑。考慮沿著光纖從特定點返回的發(fā)出信號副本的返回分量，對 于光源產(chǎn)生的每個信號，存在四個所得到的信號無延遲信號SO，其在 正向和反向兩個方向沿著干涉儀的第二路徑26傳播；第一延遲信號Sl， 其在正向(不是反向)被延遲了延遲時間D;第二延遲信號S2，其在反 向(不是正向)被延遲了延遲時間D;以及兩倍延遲信號S3，其被延遲了延遲時間2D，信號S3在正向和反向的每個方向上都被延遲。
僅在一個方向被延遲的第一延遲信號Sl和第二延遲信號S2同時返 回到第一耦合級28。當(dāng)光纖16中不存在任何干擾時，這些信號彼此互為 副本(即具有同樣的相位或相位變化)，并且這些信號將在第一耦合級28 干涉或者相長地合并。然而，如果一對信號S1， S2中的一個相對于該對 信號中的另一個發(fā)生改變(如同很可能以不能使得P D的周期P而發(fā) 生的動態(tài)干擾)，則信號S1， S2將不再相長地干涉。這將導(dǎo)致來自第一 耦合級的干涉信號發(fā)生變化。具體地說，信號S1,S2的相對相位的變化將 導(dǎo)致第一耦合級的輸出處的干涉信號的幅度變化。
通過光纖傳播的光的相位改變通常受到物理干擾的影響。這是因為 (例如由位移、聲波或超聲波或其他振動引起的)物理干擾可能導(dǎo)致光 纖或其他光學(xué)線路的傳輸特性的變化。具體地說，例如由震動引起的物 理干擾可能導(dǎo)致時變的應(yīng)變，該時變的應(yīng)變將通過折射率的改變、偏振、 或者物理長度的改變，或者通過它們的組合而改變光纖的載光介質(zhì)(通 常為光纖的硅玻璃芯)的應(yīng)變區(qū)域的光程長度。
圖2示出了由掃描發(fā)生器56產(chǎn)生的調(diào)制信號的頻率作為時間的函數(shù) 的曲線圖。這里，Af (斜坡的起點和終點之間的頻率差的范圍)被設(shè)置 為10 MHz (在5 MHz和15 MHz之間掃描)，At (斜坡的持續(xù)時間)被 設(shè)置為10ms。由此，以及10us/km的速度(單向)到位置的轉(zhuǎn)換因子， 得到以下的位置到頻率的映射d(km)=F(kHz)/10，其中，d為干擾的距 離，F(xiàn)為掃描發(fā)生器的調(diào)制信號和頻率信號之間的瞬時頻率差；即，其中 F由fl(t)-f2(t)給出。通常，利用維數(shù)[d(m),F(Hz),t(s)]將位置按比例表示為 頻率F-d.c.Af/At，并且c為速度轉(zhuǎn)換因子，c=10-8[(s)/(m)]。
由于調(diào)制信號的循環(huán)特性，沿著圖2的跡線但是在一個循環(huán)的相同 階段的不同的點可以產(chǎn)生相同的差信號(并且因此而表示相同的位置)， 然而，事實上，不同的點對應(yīng)于光纖16上的不同位置。這在圖3a和3b 中更詳細(xì)地考慮。圖3a示出了混頻器輸入信號，即，調(diào)制器信號和干涉 儀信號，該干涉儀信號是由參考啁啾(chirp)以及分別來自于近處、中 間和遠(yuǎn)處三個目標(biāo)的反射而引起的。從所得到的混頻器輸出信號(即，圖3b中所示的差信號)可以看出，對于近處和遠(yuǎn)處目標(biāo)存在測距模糊
(range ambiguity),這是因為近處和遠(yuǎn)處目標(biāo)都產(chǎn)生相同的輸出頻率。 該問題可以通過將感測系統(tǒng)的最大范圍限制為At/2而避免。這也將所關(guān) 心的混頻器輸出頻率范圍限制到Af/2。
對于每個測距位置，混頻器輸出信號(即，差信號)的另一個重要 特征是它的組合的時/頻域結(jié)構(gòu)。圖4示出了在利用最大測距(小于At/2) 設(shè)計的系統(tǒng)中的長測距處目標(biāo)的這種開/關(guān)結(jié)構(gòu)的一個例子。來自在頻域 中產(chǎn)生調(diào)制邊帶的每個測距單元的期望頻率諧波的該開/關(guān)"鍵控"也會 導(dǎo)致測距模糊/分辨率降低。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)相應(yīng)測距的期望頻率處的 諧波消失時，就接收器而言，該諧波本身表現(xiàn)為帶外頻率。從以上考慮 顯而易見的是，應(yīng)當(dāng)忽略圖3b中所示的帶外信號。
鑒于以上考慮，可以根據(jù)以下指示設(shè)計頻率斜坡(即，啁啾)的特 性設(shè)置最大測距為L(m)-則，At〉2丄.c;設(shè)置測距分辨率為AL(m);則 測距單元的數(shù)量N-L/AL;設(shè)置傳感器信號帶寬Bs;則每個測距單元帶寬 >2.BS;以及，因此Af^4.Bs.(L/AL)。這里，At和Af都是比所期望的更大 的2的因子以避免如上參照圖3所述的測距模糊。
實施例設(shè)計令L^25km; AL=25m;以及Bs=5kHz。貝ij At>0.5ms， △f>20MHz，以及N=1000個測距長條(bin)。在這種情況下，啁啾可以 開始于例如5 Mhz并以0.5ms的掃頻重復(fù)速率掃描到25MHz。(盡管圖2 示出了線性啁啾，但在數(shù)字系統(tǒng)中可能更易于合成階梯波形。)
光學(xué)接收器帶寬需要從直流延伸到 10MHz(即，啁啾帶寬的一半)， 然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，來自更大測距的信號將處于更高頻率并且將比來 自近旁的信號弱得多！因此，某種形式的低頻去加重(de-amphasis)可 能是有利的。理想的是，為了最小化遠(yuǎn)-近問題(即，利用來自鄰近測距 單元的高功率使接收器飽和(saturating)),光學(xué)前端應(yīng)當(dāng)基于高通濾波 器電路。電感反饋跨阻抗前置放大器可能具有期望的特性。
該技術(shù)的分辨率取決于到目標(biāo)的距離。這是因為由最大測距處的目 標(biāo)引起的節(jié)拍形式的頻率具有最短的持續(xù)時間(參見圖4b)。該最差情況 下的分辨率由Af 2/At給出，在該示例中大約為4kHz。測距單元間距 2.Bs.=10kHz，因此誤差大約為0.4x25m或10m。然而，該4kHz的偏移可能會使得相鄰單元中的強(qiáng)感測器信號引起足夠的突破從而將位置精度 減少了+A25m。這個問題可以通過延長啁啾持續(xù)時間和頻率范圍來減少。 因此，在延長掃描持續(xù)時間和范圍與不折衷傳感器帶寬的同時給出良好 的測距分辨率所需的濾波程度的之間存在對設(shè)計方案的權(quán)衡。公知的非 線性脈沖壓縮啁啾技術(shù)也可以用于幫助減少由濾除旁瓣引起的測距模 糊。傳感器系統(tǒng)的輸出將包括從直流到Af/2的非平穩(wěn)(non-stationary) 寬頻譜信號，其中每個頻率分辨率間隔相當(dāng)于沿著光纖的唯一測距，并 且每個頻率間隔中的調(diào)制邊帶承載了未處理的傳感器信息。接收器處理 器因此需要合成一組N個匹配濾波器，這些匹配濾波器中的每一個饋送 了包絡(luò)檢測器和FIFO以從每個測距單元來分辨時間歷史。隨后，后面的 傳感器處理子系統(tǒng)必須恢復(fù)與每個位置相對應(yīng)的傳感器信號。最后，分 析算法必須檢測是否存在干擾并產(chǎn)生所需的輸出響應(yīng)。其他功能可能包 括頻譜成形(舉例來說，低頻去加重)、信號求平均以及校準(zhǔn)。對感測信號進(jìn)行調(diào)制的一個原因是提高感測系統(tǒng)的靈敏度。在當(dāng)前 的系統(tǒng)中，光源提供連續(xù)信號，而在其他方法中，光源可以在一小段吋 間(典型地1%或更少)內(nèi)脈沖跳動?；旧希?dāng)前的方法可以得到超過 20dB的信號處理增益。在另一個實施方式中，利用二進(jìn)制序列對來自干涉儀20的感測信號 進(jìn)行相位調(diào)制。為此，圖1中的掃描發(fā)生器56由二進(jìn)制序列生成器代替。 調(diào)制的二進(jìn)制序列被從來自干涉儀的干涉信號中取出(干涉信號從反向 散射感測信號產(chǎn)生)并且傳遞到代替了圖1中的信號處理單元58的自相 關(guān)器或互相關(guān)器?；谠撟韵嚓P(guān)，相對于感測信號的返回時間而確立了 它們的發(fā)送時間，并且估計出在感測信號中測得的干擾的位置。在又一個實施方式中，圖1中的相位調(diào)制器50被幅度調(diào)制器代替， 從而以固定頻率按照循環(huán)方式(優(yōu)選地按照正弦曲線方式)對輸出的感 測信號的幅度進(jìn)行調(diào)制。幅度調(diào)制按照與上述頻率調(diào)制的實現(xiàn)方式類似 的方式呈現(xiàn)在與對幅度調(diào)制器進(jìn)行驅(qū)動的信號可比較的干涉信號中。在幅度調(diào)制的情況下，干涉信號將以與發(fā)出的感測信號相同的頻率被調(diào)制， 但是將被相移與到達(dá)干擾并返回的往返時間相對應(yīng)的一個量。因此，通 過估計相移，可以確定干擾的位置。同樣地，按照與調(diào)頻技術(shù)類似的方
式，當(dāng)相差是360°時將存在模糊。為了應(yīng)對這一模糊，可以采用雙音(dual tone)技術(shù)，其中，以兩個不同的頻率(即， 一個高頻和一個低頻)對發(fā) 出的感測信號進(jìn)行調(diào)制。高頻可以用于獲得好的空間分辨率，而低頻可 以用于解決可能存在的由高頻信號產(chǎn)生的測距模糊問題。
根據(jù)以上描述將會理解，調(diào)頻技術(shù)適用于光域(optical domain),特 別是適用于使用其光學(xué)帶寬比調(diào)頻帶寬更大的非相干光源的光域。沿著 具有如下路徑的波導(dǎo)來引導(dǎo)光，該路徑使得光在反向沿著與用于在正向 來引導(dǎo)光的相同的波導(dǎo)部分返回。
總之，可以看到，以上實施方式提供了一種對時變干擾在波導(dǎo)上的 位置進(jìn)行估計的靈敏方法。由于是利用對發(fā)送到波導(dǎo)的感測信號的調(diào)制 來估計干擾的位置，因此減少了通過具有長間隔的短脈沖來形成感測信 號的需要。可以代替的是，可以由連續(xù)波光源來發(fā)送感測信號，從而提 高了返回(反向散射)光的平均強(qiáng)度。結(jié)果，提高了該方法的靈敏度。
權(quán)利要求
1、一種利用干涉測量來估計時變干擾在光波導(dǎo)上的位置的方法，該方法包括以下步驟向所述光波導(dǎo)發(fā)送感測信號，其中對所述感測信號施加了至少部分地依賴于其傳輸時間的調(diào)制；接收已被施加了所述干擾的返回的感測信號；以及根據(jù)先前對所述返回的感測信號施加的所述調(diào)制來估計所述干擾的位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述感測信號是通過分布式反向散射過程而返回。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述調(diào)制具有以循環(huán)方式變化的分量。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其中，所述施加的調(diào) 制是相位調(diào)制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以隨著時間的增加而線性變 化的頻率對所述相位進(jìn)行調(diào)制。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其中，以如下頻率對 所述感測信號進(jìn)行調(diào)制，其中該頻率隨時間從低水平增大到高水平并且 一旦達(dá)到所述高水平就返回到所述低水平。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述頻率以鋸齒形方式變化。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的方法，其中，所述調(diào)制為 幅度調(diào)制。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述幅度調(diào)制為波狀調(diào)制。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的方法，其中，所述調(diào)制 為脈沖狀調(diào)制。
11、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其中，引入到所述 波導(dǎo)中的所述感測信號形成為信號對，其中一對信號至少部分地彼此互 為副本。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，給定的一對信號的副本彼 此時間偏移地被引入到主線中。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，針對接收的從所述波導(dǎo)返 回的信號，取消相對延遲。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，使得在具有第一路 徑和第二路徑的干涉儀裝置處產(chǎn)生所述時間偏移，所述第一路徑的通過 時間比所述第二路徑的通過時間長，使得一對信號的副本分別沿著彼此 不同的路徑傳播。
15、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的方法，其中，所述波導(dǎo)作 為單模波導(dǎo)而工作。
16、 一種利用干涉測量來估計時變干擾在光波導(dǎo)上的位置的裝置， 該裝置包括用于向所述光波導(dǎo)發(fā)送感測信號的裝置，其中對所述感測 信號施加了至少部分地依賴于其傳輸時間的調(diào)制；用于接收己被施加了 干擾的返回的感測信號的裝置；以及使用先前對所述返回的感測信號施 加的所述調(diào)制來估計所述干擾的位置的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于估計時變干擾在光波導(dǎo)上的位置的方法和儀器。該方法包括以下步驟向光波導(dǎo)發(fā)送感測信號，其中對感測信號施加了至少部分地依賴于其傳輸時間的調(diào)制；接收已被施加了干擾的返回的感測信號；以及根據(jù)先前對所述返回的感測信號施加的所述調(diào)制來估計所述干擾的位置。由于感測信號具有至少部分依賴于其傳輸時間的調(diào)制，因此可以推斷出信號傳播到干擾并返回的往返時間。根據(jù)該往返時間或與其相關(guān)的值，就可能直接地或間接地估計干擾的位置。
文檔編號G01D5/26GK101410696SQ200780011215
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者埃德蒙·希科勞, 彼得·希利 申請人:英國電訊有限公司