CN111912516A - 一种相位同步的光纤分布式振动测量装置、驱动器及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种相位同步的光纤分布式振动测量装置、驱动器及方法，包括：依次连接的双路时钟源、信号调理器、可编程门阵列和声光调制器驱动器，所述双路时钟源还与放大器的一端连接，放大器的另一端与声光调制器驱动器连接；所述双路时钟源通过放大器传输调制时钟信号至声光调制器驱动器，通过信号调理器和可编程门阵列传输脉冲激励信号至声光调制器驱动器；所述可编程门阵列同时输出与脉冲激励信号同步的触发信号；在每一个脉冲周期内，脉冲调制信号的起始相位是固定不变的，不存在沿时间轴的轻微抖动，可以提高振动测量精度和空间分辨率。

Description

一种相位同步的光纤分布式振动测量装置、驱动器及方法

技术领域

本公开涉及一种相位同步的光纤分布式振动测量装置、驱动器及方法，可以用于光纤分布式振动测量系统，实现外界环境振动的高精度测量。

背景技术

对-OTDR系统来说，相位测量精度会显著影响系统的振动测量精度和空间分辨率。现有系统一方面通过改进激光器材料、保持环境温湿度和大气压力稳定等方法提高光波频率稳定性，降低光源相位噪声；另一方面，通过合适的数据处理方法，抑制光波相位噪声对振动测量精度和空间定位的不利影响。

但是，现有系统对脉冲光自带的相位噪声关注甚少。在使用带调制的声光调制器产生脉冲光过程中，由于脉冲激励源与调制时钟源来自不同时钟，存在相位异步现象，导致测量数据的初始相位存在随机噪声，严重制约了振动测量精度和空间分辨率。

具体的讲，声光调制器在调制时钟信号和脉冲激励信号的共同作用下，对输入光信号添加一个脉冲调制信号，使输入光的频率发生偏移，并且将连续光转换为脉冲光，输出带调制(频率偏移)的脉冲光信号。需要补充说明的是，调制时钟信号也可以由声光调制器内部提供，仅需外接脉冲激励信号实现调制功能。

f_AOM为调制时钟信号的频率，一般情况下，f_AOM为几十MHz量级，常用的规格包括40MHz、80MHz、120MHz等；相应的脉冲激励信号频率为

T表示脉冲激励信号的周期，f_PULSE为几kHz到几十kHz量级，以长度为10km的传感光纤为例，f_PULSE可以选择为5kHz。为了尽量保证脉冲激励信号和调制时钟信号的相位同步，f_PULSE需要恰好为f_AOM的整数倍分频，即

N为正整数。

但是，现有系统中脉冲激励源与调制时钟源来自不同时钟，存在相位异步现象，使得f_PULSE不完全等于

细微的频率差异会导致声光调制器输出的带调制脉冲光信号在每个脉冲周期中的脉冲光初始相位存在随机噪声，如图4所示，严重制约振动测量精度和空间分辨率。

声光调制器内部，利用脉冲激励源对调制时钟源进行截断得到的脉冲调制信号。虽然不同脉冲周期的脉冲调制信号频率完全一样，均是f_AOM，但是由于f_PULSE不完全等于

使得脉冲调制信号在不同脉冲周期的起始相位存在差异，导致波形在时域上存在沿时间轴的轻微抖动。进一步的，导致调制脉冲光信号虽然在不同脉冲周期的频率偏移量完全一致，均为f_AOM，但是初始相位存在噪声，严重制约振动测量精度和空间分辨率。

图4中实线、虚线、点线以及点划线分别代表不同脉冲周期时，声光调制器内部，利用脉冲激励源对调制时钟源进行截断得到的脉冲调制信号。虽然不同脉冲周期的脉冲调制信号频率完全一样，均是f_AOM，但是由于f_PULSE不完全等于

使得脉冲调制信号在不同脉冲周期的起始相位存在差异，导致波形在时域上存在沿时间轴的轻微抖动。进一步的，导致调制脉冲光信号虽然在不同脉冲周期的频率偏移量完全一致，均为f_AOM，但是初始相位存在噪声，严重制约振动测量精度和空间分辨率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种相位同步的光纤分布式振动测量装置、驱动器及方法。

第一方面，本公开提供了一种光纤分布式振动测量的相位同步驱动器，包括：依次连接的双路时钟源、信号调理器、可编程门阵列和声光调制器驱动器，所述双路时钟源还与放大器的一端连接，放大器的另一端与声光调制器驱动器连接；

所述双路时钟源通过放大器传输调制时钟信号至声光调制器驱动器，通过信号调理器和可编程门阵列传输脉冲激励信号至声光调制器驱动器；所述可编程门阵列同时输出与脉冲激励信号同步的触发信号。

第二方面，本公开还提供了一种相位同步的光纤分布式振动测量装置，包括：如第一方面所述的相位同步驱动器，依次连接的激光器、分路器、声光调制器、光放大器、环形器、光平衡探测器、数据采集卡和处理器；所述相位同步驱动器与声光调制器和数据采集卡连接；相位同步驱动器的声光调制器驱动器产生脉冲调制信号传输至声光调制器；可编程门阵列传输触发信号至数据采集卡，使得相位同步。

第三方面，本公开还提供了一种如第二方面所述的光纤分布式振动测量装置的使用方法，包括：

激光器输出连续光至分路器；相位同步驱动器的声光调制器驱动器产生脉冲调制信号传输至声光调制器；

分路器将连续光分为两路，其中一路连续光传输至声光调制器，声光调制器通过接收相位同步驱动器的脉冲调制信号将连续光转换为脉冲光，脉冲光经过放大器和环形器后进入光纤，光纤中产生的后向瑞利散射光再次经过环形器后进入光平衡探测器；另一路连续光作为参考光传输至光平衡探测器；

光平衡探测器通过参考光和后向瑞利散射光产生消电相干信号，并传输至数据采集卡；

数据采集卡通过接收相位同步驱动器的触发信号和消电相干信号产生数字信号，并传输至处理器；

处理器对数字信号进行数据处理，获取沿光纤的环境振动信息。

与现有技术对比，本公开具备以下有益效果：

1、本公开的声光调制器驱动器的调制时钟信号和脉冲激励信号均来自双路时钟源，源自于同一个时钟，所以调制时钟信号和脉冲激励信号具有完全的相位同步特征，解决了存在相位异步现象，导致测量数据的初始相位存在随机噪声，严重制约了振动测量精度和空间分辨率问题，在每一个脉冲周期内，脉冲调制信号的起始相位是固定不变的，不存在沿时间轴的轻微抖动，可以提高振动测量精度和空间分辨率。

2、本公开的相位同步驱动器输出一路触发信号送给高速数据采集卡，使采集数据的起始时刻与脉冲光相位同步，解决了由于f_PULSE不完全等于

使得脉冲调制信号在不同脉冲周期的起始相位存在差异，导致波形在时域上存在沿时间轴的轻微抖动问题，消除了数据采集过程中由于数据采集卡时钟与脉冲光时钟不同步引起的相位噪声，不存在沿时间轴的轻微抖动，提高了数据采集精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开的光纤分布式振动测量装置结构图；

图2为本公开的相位同步驱动器结构图；

图3(a)为本公开的激光器发射的连续光波形图；

图3(b)为本公开的声光调制器驱动器输入的脉冲激励信号波形图；

图3(c)为本公开的声光调制器驱动器输入的调制时钟信号波形图；

图3(d)为本公开的声光调制器驱动器输出的脉冲调制信号波形图；

图3(e)为本公开的声光调制器输出的脉冲光波形图；

图4为背景技术中不同脉冲周期时声光调制器内部脉冲调制信号波形图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

名词解释：

光纤分布式振动测量：

光纤分布式振动测量系统是以光纤作为传感媒介进行环境振动测量的光学仪器。光纤分布式振动测量技术利用单根光纤同时实现环境振动的检测和被测信号的传输，“传”、“感”合一，综合利用光纤中后向瑞利散射效应和光时域反射测量技术同时实现振动测量和空间定位功能。光纤分布式振动测量技术能够连续测量光纤沿线的振动分布情况，特别适用于长距离、大范围、高精度、多点的振动实时测量。

光纤分布式振动测量最常见的实现手段是相位敏感光时域反射技术(-OTDR)，分为两种基本形式：直接探测式和相干探测式。

在直接探测结构中，采用窄线宽激光器产生中心频率稳定的强相干连续光，通过声光调制器进行调制产生脉冲光进入传感光纤，返回的瑞利散射光直接被光电探测器接收，随后对探测结果进行累加平均等数据处理实现振动的探测。直接探测结构并没有对瑞利散射光的相位进行解调提取，而是用振动引起的瑞利散射光强度的变化来进行振动探测，噪声较大，需要进行累加平均或移动差分进行去噪，且瑞利散射光的强度变化与外界振动的幅度具有非线性关系，所以通过强度的变化来还原振动趋势时会出现失真现象。而相干探测方式，通过瑞利散射光的相位变化探测并还原振动，由于具有高信噪比且相位变化与振动幅度具有线性关系等优势，越来越受到人们的青睐。

光时域反射测量(Optical Time Domain Reflectometry，OTDR)技术：

根据光的后向散射与菲涅耳反向原理，利用脉冲光波在光纤中传播时产生的后向散射光波来获取能量(幅度)衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的技术。

相位敏感光时域反射测量(-OTDR)技术：

是在OTDR技术的基础上发展起来的，将光脉冲从光纤的一端注入到传感光纤，用探测器探测脉冲光波在光纤中传播时产生的后向瑞利散射光。由于注入的是强相干(又称之为“窄线宽”，或者“低相位噪声”)光，探测器的输出是脉冲宽度区域内反射回来的瑞利散射光相干的干涉信号。当光纤沿线上有振动事件发生时，相应位置的光纤折射率就会发生改变，由于弹光效应，引起该处的瑞利散射光强度和相位的变化。

声光调制器的调制时钟信号可以表示为：

x_m(t)＝A_mcos(2πf_AOMt+φ₀) (1)

其中，A_m为调制时钟信号的幅度，f_AOM为调制时钟信号的频率，φ₀为调制时钟信号的初始相位，t表示时间。

声光调制器的脉冲激励信号可以表示为：

其中，A_p表示脉冲激励信号的高电平幅度，T表示脉冲激励信号的周期，相应的脉冲激励信号频率为

T₁表示脉冲激励信号高电平的持续时间，k＝0,1,2,3,4,5,…表示整数。

实施例1

如图2所示，本公开提供了一种光纤分布式振动测量的相位同步驱动器，包括：依次连接的双路时钟源、信号调理器、现场可编程门阵列(FPGA)和声光调制器驱动器，所述双路时钟源还与放大器的一端连接，放大器的另一端与声光调制器驱动器连接；所述双路时钟源通过放大器传输调制时钟信号至声光调制器驱动器，通过信号调理器和可编程门阵列传输脉冲激励信号至声光调制器驱动器；所述可编程门阵列同时输出与脉冲激励信号同步的触发信号。

进一步的，所述双路时钟源产生两路时钟信号，其中一路传输给放大器，经过功率放大后，作为调制时钟信号输出给声光调制器驱动器的时钟端口；另一路时钟信号传输至信号调理器，进行电平和幅度调整后传输至可编程门阵列；可编程门阵列在时钟信号作用下，产生占空比和频率可调的脉冲激励信号，传输至声光调制器驱动器的脉冲调制端口。所述声光调制器驱动器根据调制时钟信号和脉冲激励信号产生带脉冲调制的点频激励信号，用于驱动声光调制器。

具体的，双路时钟源产生频率为f_AOM的两路时钟信号，其中一路传输给放大器，经过功率放大后，作为调制时钟信号，输出给声光调制器驱动器的时钟端口，波形如图3(c)所示；另一路输出给信号调理器，进行电平和幅度调整后输出给FPGA作为时钟信号。FPGA在频率为f_AOM的时钟作用下，产生占空比和频率(f_PULSE)可调的脉冲激励信号，输出给声光调制器驱动器的脉冲调制端口，波形如图3(b)所示。声光调制器驱动器在调制时钟信号和脉冲激励信号的作用下，产生带脉冲调制的频率为f_AOM的点频激励信号，作为脉冲调制信号，驱动声光调制器,波形如图3(d)所示。

由于调制时钟信号和脉冲激励信号均来自双路时钟源，源自于同一个时钟，所以调制时钟信号和脉冲激励信号具有完全的相位同步特征，在每一个脉冲周期内，脉冲调制信号的起始相位是固定不变的，不存在沿时间轴的轻微抖动。

FPGA同时输出与脉冲激励信号同步的触发信号，送给高速数据采集卡，作为采集数据起始标志信号，使数据采集卡采样时刻与脉冲光起始时刻同步，提高采集精度。

实施例2

如图1所示，本公开提供了一种相位同步的光纤分布式振动测量装置，包括：依次连接的激光器、分路器、声光调制器、光放大器、环形器、光平衡探测器、数据采集卡和处理器；所述数据采集卡与相位同步驱动器的一端口连接，相位同步驱动的另一端口与声光调制器连接；所述环形器还与光纤连接；

所述相位同步驱动器产生调制时钟信号、脉冲激励信号以及与脉冲激励信号同步的触发信号；通过调制时钟信号和脉冲激励信号产生脉冲调制信号传输至声光调制器；触发信号传输至数据采集卡，使得数据采集卡采样时刻与脉冲光起始时刻相位同步。

进一步的，所述分路器还与光平衡探测器连接；所述激光器出射连续光，分路器将连续光分为两路，其中一路连续光经过具有移频功能的声光调制器转换为脉冲光，脉冲光经过光放大器进行功率补偿后进入环形器第一端口1，通过环形器的第三端口3出射进入光纤；另一路连续光作为参考光传输至光平衡探测器。

光纤中产生的后向瑞利散射光再次经过环形器第三端口3，并从环形器第二端口2出射进入光平衡探测器。

光平衡探测器通过参考光和后向瑞利散射光产生消电相干信号，并传输至数据采集卡；数据采集卡通过触发信号和消电相干信号产生数字信号，并传输至处理器；处理器对数字信号进行数据处理，获取沿光纤的环境振动信息。

具体的，激光器出射窄线宽连续光，光波频率为ν₀，幅度波形如图3(a)所示，经过具有特定功率比的分路器，分为两路，其中一路连续光经过具有移频功能的声光调制器，调制频率为f_AOM，转换为具有特定宽度和周期的脉冲光，光波频率为ν₀+f_AOM，脉冲重频率为f_PULSE，幅度波形如图3(e)所示，再经过光放大器进行功率补偿后进入环形器1端口，再通过环形器3端口出射进入传感光纤，获取光纤沿线的振动测量信息，传感光纤中产生的携带环境振动信息的后向瑞利散射光再次经过环形器3端口，并从环形器2端口出射。

光源发出的连续光经过具有特定功率比分路器之后分出的另一路连续光作为本地参考光，光波频率为ν₀。本地参考光与环形器2端口出射的后向瑞利散射光经过光平衡探测器，产生消除了光波频率ν₀，仅保留调制频率f_AOM的电相干信号，进入高速数据采集卡，得到数字信号在处理器中进行数据处理，获取沿光纤的环境振动信息。

相位同步驱动器由双路时钟源、信号调理器、现场可编程门阵列(FPGA)、放大器、声光调制器驱动器组成。双路时钟源产生频率为f_AOM的两路时钟信号，其中一路传输给放大器，经过功率放大后，作为调制时钟信号，输出给声光调制器驱动器的时钟端口，波形如图3(c)所示；另一路输出给信号调理器，进行电平和幅度调整后输出给FPGA作为时钟信号。FPGA在频率为f_AOM的时钟作用下，产生占空比和频率(f_PULSE)可调的脉冲激励信号，输出给声光调制器驱动器的脉冲调制端口，波形如图3(b)所示。声光调制器驱动器在调制时钟信号和脉冲激励信号的作用下，产生带脉冲调制的频率为f_AOM的点频激励信号，作为脉冲调制信号，驱动声光调制器,波形如图3(d)所示。

这里需要特别说明的是，由于调制时钟信号和脉冲激励信号均来自双路时钟源，源自于同一个时钟，所以调制时钟信号和脉冲激励信号具有完全的相位同步特征，在每一个脉冲周期内，脉冲调制信号的起始相位是固定不变的，不存在沿时间轴的轻微抖动。

FPGA同时输出与脉冲激励信号同步的触发信号，送给高速数据采集卡，作为采集数据起始标志信号，使数据采集卡采样时刻与脉冲光起始时刻同步，提高采集精度。

实施例3

本公开还提供了如上述实施例所述的相位同步的光纤分布式振动测量装置的使用方法，包括：

激光器输出连续光至分路器；相位同步驱动器的声光调制器驱动器产生脉冲调制信号传输至声光调制器；

分路器将连续光分为两路，其中一路连续光传输至声光调制器，声光调制器通过接收相位同步驱动器的脉冲调制信号将连续光转换为脉冲光，脉冲光经过放大器和环形器后进入光纤；另一路连续光作为参考光传输至光平衡探测器；

光纤中产生的后向瑞利散射光再次经过环形器后进入光平衡探测器；

光平衡探测器通过参考光和后向瑞利散射光产生消电相干信号，并传输至数据采集卡；

数据采集卡通过接收相位同步驱动器的触发信号和消电相干信号产生数字信号，并传输至处理器；

处理器对数字信号进行数据处理，获取沿光纤的环境振动信息。

具体的，第1步，激光器输出波长为1550nm或1330nm的连续光：

其中，A代表光波幅度，ν₀代表光波频率，为常数193.5THz(对应1550nm波长)或者229.0THz(对应1310nm波长)，t表示时间。

激光器发射的连续光幅度波形如图3(a)所示。

第2步，激光器连续光分为两路，其中一路连续光经过具有移频功能的声光调制器，转换为具有特定宽度和周期的脉冲光：

其中，

表示矩形函数，T表示脉冲周期，相应的脉冲重复频率为

T₁表示脉冲高电平的持续时间，k＝0,1,2,3,4,5,…表示整数，f_AOM表示声光调制器的调制时钟频率，φ₀表示每个脉冲重复周期的脉冲光起始相位。

声光调制器输出的脉冲光幅度波形如图3(e)所示。

在传统装置中，由于脉冲激励源与调制时钟源来自不同时钟，存在相位异步现象，导致φ₀在每个脉冲重复周期的值是不一样的，存在随机噪声，严重制约了振动测量精度和空间分辨率。在本发明装置中，声光调制器驱动器的调制时钟信号和脉冲激励信号均来自双路时钟源，不存在相位异步现象，使得输出的脉冲调制信号初始相位φ₀在每个脉冲重复周期的值是固定的，提高了脉冲光的相位稳定性，提高了系统振动测量精度和空间分辨率。

第3步，脉冲光经过光放大器进行功率补偿后进入环形器1端口，再通过环形器3端口出射进入传感光纤，获取光纤沿线的振动测量信息，传感光纤中产生的携带环境振动信息的后向瑞利散射光再次经过环形器3端口，并从环形器2端口出射。

第4步，光源发出的连续光经过具有特定功率比分路器之后分出的另一路连续光作为本地参考光。本地参考光与环形器2端口出射的后向瑞利散射光经过光平衡探测器，产生消除了光波频率ν₀，仅保留调制频率f_AOM的电相干信号，进入高速数据采集卡。

第5步，高速数据采集卡利用与脉冲激励信号同步的触发信号，作为采集数据起始标志信号，使采样时刻与脉冲光起始时刻同步，提高采集精度，并将数字信号送给处理器。

第6步，处理器利用二次差分方法，消除激光器相位漂移对测量结果的影响，得到环境振动测量数据。

具体的讲，当被测环境振动发生时，由于受到振动事件的影响，在振动点之后的传感光纤中都会携带振动信息，而振动点之前的传感光纤则未携带振动信息。因此可以选取间距为DAB的A点和B点，通过相位做差初步消除由于激光器相位噪声对测量带来的不利影响，其中A点在振动点之后，携带振动信息，而B点在振动点之前，未携带振动信息。进一步，选取振动点之前间距为DCD的C点和D点，进行相位做差，可以得到C、D两点之间的相位变化信息。通过计算间距DAB和DCD的比例关系，可以进一步消除残余激光器相位噪声对传感系统的性能影响，实时补偿频率漂移引起的测量相位漂移，进一步提高外界振动信号的测量精度。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种光纤分布式振动测量的相位同步驱动器，其特征在于，包括：依次连接的双路时钟源、信号调理器、可编程门阵列和声光调制器驱动器，所述双路时钟源还与放大器的一端连接，放大器的另一端与声光调制器驱动器连接；

所述双路时钟源通过放大器传输调制时钟信号至声光调制器驱动器，通过信号调理器和可编程门阵列传输脉冲激励信号至声光调制器驱动器；所述可编程门阵列同时输出与脉冲激励信号同步的触发信号。

2.如权利要求1所述的相位同步驱动器，其特征在于，所述双路时钟源产生两路时钟信号，其中一路传输给放大器，经过功率放大后，作为调制时钟信号输出给声光调制器驱动器的时钟端口。

3.如权利要求2所述的相位同步驱动器，其特征在于，另一路时钟信号传输至信号调理器，进行电平和幅度调整后传输至可编程门阵列。

4.如权利要求3所述的相位同步驱动器，其特征在于，可编程门阵列在时钟信号作用下，产生占空比和频率可调的脉冲激励信号，传输至声光调制器驱动器的脉冲调制端口。

5.如权利要求1所述的相位同步驱动器，其特征在于，所述声光调制器驱动器根据调制时钟信号和脉冲激励信号产生带脉冲调制的点频激励信号，用于驱动声光调制器。

6.一种相位同步的光纤分布式振动测量装置，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一所述的相位同步驱动器，依次连接的激光器、分路器、声光调制器、光放大器、环形器、光平衡探测器、数据采集卡和处理器；所述相位同步驱动器与声光调制器和数据采集卡连接；相位同步驱动器的声光调制器驱动器产生脉冲调制信号传输至声光调制器；可编程门阵列传输触发信号至数据采集卡，使得相位同步。

7.如权利要求6所述的光纤分布式振动测量装置，其特征在于，所述分路器还与光平衡探测器连接；所述激光器出射连续光，分路器将连续光分为两路，其中一路连续光经过具有移频功能的声光调制器转换为脉冲光，脉冲光经过光放大器进行功率补偿后进入环形器第一端口，通过环形器的第三端口出射进入光纤；另一路连续光作为参考光传输至光平衡探测器。

8.如权利要求7所述的光纤分布式振动测量装置，其特征在于，光纤中产生的后向瑞利散射光再次经过环形器第三端口，并从环形器第二端口出射进入光平衡探测器。

9.如权利要求8所述的光纤分布式振动测量装置，其特征在于，光平衡探测器通过参考光和后向瑞利散射光产生消电相干信号，并传输至数据采集卡；数据采集卡通过触发信号和消电相干信号产生数字信号，并传输至处理器；处理器对数字信号进行数据处理，获取沿光纤的环境振动信息。

10.一种如权利要求6-9任一所述的光纤分布式振动测量装置的使用方法，其特征在于，包括：

激光器输出连续光至分路器；相位同步驱动器的声光调制器驱动器产生脉冲调制信号传输至声光调制器；

分路器将连续光分为两路，其中一路连续光传输至声光调制器，声光调制器通过接收相位同步驱动器的脉冲调制信号将连续光转换为脉冲光，脉冲光经过放大器和环形器后进入光纤，光纤中产生的后向瑞利散射光再次经过环形器后进入光平衡探测器；另一路连续光作为参考光传输至光平衡探测器；

光平衡探测器通过参考光和后向瑞利散射光产生消电相干信号，并传输至数据采集卡；

数据采集卡通过接收相位同步驱动器的触发信号和消电相干信号产生数字信号，并传输至处理器；

处理器对数字信号进行数据处理，获取沿光纤的环境振动信息。

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