光纤Bragg光栅在动态应变测量中的研究

为了将光纤光栅的传感特性应用于结构健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试中,对光纤光栅动态应变传感的测量进行了研究.设计了基于相位载波(PGC)零差法的非平衡Mach-Zender干涉解调系统,并对相位载波解调技术进行了分析.通过对比冲击实验和频谱分析,实验结果证明该检测方法有效可行,可以得到稳定的测量信号,系统在10 kHz的频率范围内有良好的频率响应.     

基于相位生成载波的全光纤传感器定位研究

分布式光纤传感系统可应用于长距离、强电磁干扰环境下的监测.提出了一种用相位调制器进行外调制来提高分布式光纤传感器定位精度的方法.构造基于迈克尔逊干涉仪的全光纤振动传感器系统,并在反射端加相位调制器进行调制,使经过反射端反射的光干涉后的信号处于高频段,而未经反射端反射的光干涉后的信号处于低频段.通过高通滤波和相位解调,获得与外界扰动呈正比的信号,用这一信号进行定位,可以消除因为光纤中的瑞利散射等产生的回光干涉信号的频谱叠加,提高定位精度.该方法结构简单,易实现,通过理论分析和实验证明:采用该方法可以有效提高系统的定位精度.     

干涉型光纤传感器解调方法改进与研究

通过分析光纤干涉仪输出信号成分和理论推导,提出了干涉型光纤传感器相位生成载波(PGC)调制解调技术的改进方案,通过实验仿真得出,新方案不需要AGC模块就可以消除干涉仪输出光功率漂移对解调结果的影响,而且系统的最低采样频率减低了约1/3.     

全光纤干涉振动信号测试系统的硬件解调系统的研究

本文介绍了一种应用于全光纤干涉振动传感系统的硬件信号相位解调系统。文中对全光纤干涉振动传感系统的信号解调原理进行了介绍和分析,对光电转换和放大过程中所造成的信号被消除直流分量进行了自动计算和补偿;设计并实现了解调光纤传感信号的硬件系统,经过测试硬件信号相位还原系统可以准确有效地还原出设计带宽内的信号,有效地消除了软件还原方法中由于引入量化噪声等导致对信号还原精度的影响。     

基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究

对基于压电换能器PZT(Piezoelectric Transducer)的外调制相位生成载波PGC(Phase-Generated Carrier)法进行了深入的理论分析和实验研究.PZT光纤相位调制器利用电致伸缩效应来改变缠绕在其上面的光纤的长度,进而实现对光纤中光相位的周期性调制.在马赫曾德尔光纤干涉仪MZI(Mach-Zehnder Interferometer)的参考臂中加入该光纤相位调制器便可以将载波信号调制到光纤干涉仪的输出信号当中.计算机仿真分析了调制参数对PGC解调结果的影响.并通过实验验证了这种调制解调方案的可行性.利用美国国家仪器公司的数据采集系统及Labview编写的解调算法,在臂长为200 m的MZI中成功实现了相位解调,恢复出MZI传感臂中的原始相位信息,解调信号与原始信号的相关系数在0.99以上.     

基于CORDIC的交流相位跟踪零差补偿方法及其实现

为了消除温度、振动等环境因素在光纤干涉测量中的影响,发展了一种基于交流相位跟踪零差补偿(PTAC)的干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。光纤端面菲涅尔反射与光纤耦合器构成迈克尔逊干涉结构,光电探测器检测迈克尔逊干涉仪的输出信号。相位稳定子系统采用相位生成载波(PGC)方法提取环境因素引起的光纤干涉臂相位差,结合坐标旋转数字式计算机(CORDIC)求解相位差,并生成补偿信号反馈给压电陶瓷(PZT)驱动器,实现条纹相位的稳定。该系统相位解调精度达2.75 mrad,环境因素对干涉条纹相位的影响低于53.43 mrad。实验结果验证了该相位稳定方法的可行性。     

迈克尔逊干涉型光纤水听器研究与实现

设计了对偏振衰落不敏感的迈克尔逊干涉型光纤水听器,系统通过使用直接调制光源的相位载波零差检测方式实现了光纤水听器相位载波(PGC)解调,并给出了实验测试结果。由2个水听器组成水听器阵进行了水池实验,结果显示:该干涉型光纤水听器有明显的指向性,具有一定的潜在实际应用前景。     

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

干涉型光纤水听器相位载波解调技术

通过数学推导和仿真分析,对直接调制光源产生相位载波的马赫-曾德尔(Mach Zehnder)干涉型光纤水听器调制解调技术进行了研究。提出了不能通过干涉信号的峰值或峰峰值检测来控制自动增益控制(AGC)电路增益的方法消除偏振衰落对输出信号的影响。在这一思想的指导下完成了光纤水听器相位载波(PGC)解调电路的设计,给出了实验测试结果。     

分布式光纤振动传感信号的采集与处理

以分布式振动传感在周界安防中的应用为研究对象,简述了一个全光纤扰动传感与定位系统。分布式光纤传感与定位系统主要由光发射模块,传感光路模块,光接收模块,信号采集模块,信号传输模块及信号处理模块构成。振动信号的采集与处理决定着系统报警及定位的实时性和准确性,主要研制了振动传感系统中的数据采集与处理系统。     

高分辨率光纤激光振动传感器研究

提出并实现了一种高分辨率光纤激光振动传感器.通过在一段高增益有源光纤上写入光纤Bragg光栅(FBG),激光泵浦后形成光纤激光器,振动信号引起激光器的波长发生变化,采用偏振无关的非平衡Michelson干涉仪将激光波长变化转换为相位变化.干涉仪输出的信号经过光电转换后,使用采集卡转换为数字信号输人计算机,采用相位载波(PGC)解调技术,实现信号的高分辨率解调.试验结果显示:该传感器系统的最小可探测加速度在250Hz时为200 ngn/<平方根,Hz>,解调结果与待测信号具有良好的线性关系.     

基于PGC光纤传感器的全数字化解调设计与分析

介绍了一种基于Mach-Zehnder和Sagnac混合干涉型分布式光纤传感器的相位产生载波(PGC)全数字化解调系统.针对GD32F103信号算法处理芯片,进行了PGC数字解调系统的设计,对系统性能进行了分析,最后与模拟解调效果进行了性能对比分析.实验待测信号为0～50 kHz,理想情况下管道泄漏点距离法拉第旋转镜距离为8045 m,实际情况下距离为8188.7m,绝对误差为143.7m,相对误差为1.75％.本数字系统具有良好的稳定性和较高的定位精度.     

基于Labview的相位载波解调技术研究

在介绍干涉型光纤传感器的相位载波解调技术(PGC)原理的基础上,采用Labview开发软件对偏振无关干涉型光纤传感器进行了数字化解调。结果显示,采用0.08rad1kHz的单频模拟信号,解调后系统信噪比(SNR)为55dB。实验证实,基于Labview语言和数据采集卡的PGC解调,能完整真实的解调出待测信号,并具有噪声低,调试方便,可视化等优点。     

基于MEMS芯片实现周界入侵报警系统

近些年随着安防报警技术的不断进步,各种依附于固体防护结构上的电子周界探测系统不断推陈出新,从最开始的主动红外探测技术、电子脉冲放电探测技术,一直发展到现在有各种各样针对不同应用需求的特定周界防护系统,这其中就包含依附于金属编花或者焊丝围网上的振动探测系统。基于振动检测的周界入侵系统有很多种：震动电缆、光纤干涉、惯性振动等等,本文重点阐述利用MEMS芯片传感技术实现的振动探测周界入侵报警系统。     

光纤磁场传感器信号解调方法及仿真研究

为了减少相位随机漂移和1/f噪声对信号检测灵敏度的影响,基于磁致伸缩效应的光纤干涉型磁场传感器必需在传感臂或参考臂施加高频调制磁场;考虑负载效应、退磁效应,给出了光纤/磁致伸缩耦合结构的等效应变;采用相位载波(PGC)外调制方案,在参考臂施加高频调制磁场,根据贝塞尔函数展开式,建立了被测磁场与载波磁场振幅、调制磁场振幅之间的关系式;借助Matlab/Simu-link,对相位解调方法进行仿真,仿真结果与理论分析结果十分吻合;研究了输出信号幅值随调制磁场幅值变化的趋势,得到高频调制磁场幅值的最优值。     

广播电视信号调频副载波光纤传输技术研究

当前,光纤传输使用复用调制的方式缓解频率选择性衰落,但多载波调制会造成信号传输功率的降低,从而导致频带互调失真。为此,对广播电视信号调频副载波光纤传输技术进行研究。在接收端对频率和相位偏移进行补偿,将插入导频的载波相位移动90°,恢复调频副载波。预先设定峰值平均功率比(PAPR)阈值,单独处理每个频带信号,对光纤基带信号进行峰值消减,利用快速傅里叶变换(FFT)将光纤基带信号从时域转换至频域,保留全部带内信号,过滤带外频谱,实现光电转换。测试结果表明,提出的光纤传输技术能够实现较好的非线性补偿,具有较低的误差矢量幅度(EVM)和较高的邻信道功率比(ACPR),提高了光纤传输性能。     

基于FPGA和DSP的光纤信号实时处理系统

设计了一种基于FPGA和DSP的光纤信号实时处理系统,介绍了系统的硬件组成和工作原理.该系统采用FPGA实现数据的高速采集和逻辑控制,用DSP实现传感信号的全数字解调,分析了载波相位延迟对解调输出的影响并采取了纠正措施.     

基于锁相环法的载波提取的设计

介绍了平方变换法相干解调原理,从工程角度完善了载波提取的电路结构,消除了频移载波的误锁问题.提出用相对相移平方锁相环法来实现从2DPSK信号中提取相干载波,解决了提取的载波信号存在180°的相位含糊问题,为通信系统提高抗噪性能提供了条件,并用Simulink设计出锁相环法提取载波的仿真电路图和进行相应的仿真实验.     

非对称成对载波多址信号的相位误差分析及幅度改进算法

针对由主站和小站信号同频混合而成的非对称成对载波多址（PCMA）信号解调问题，构建了一种实现此类信号解调的框架。参数估计是非对称PCMA通信系统在实现两路信号分离解调时不可或缺的环节，对于幅度参数估计精度问题，提出一种基于四次方法的搜索式幅度估计算法。首先建立非对称PCMA系统解调模型并作出基本假设，然后对不同假设下的相位误差进行对比并分析相位误差对幅度估计算法的影响，最后提出一种新的幅度估计算法。实验结果表明在相同信噪比（SNR）下，正态相位误差下的小站信号解调性能要劣于其均值条件下的解调性能。当误比特率（BER）在数量级为10^-4时，改进算法下小站信号的解调性能提升了1 dB，说明改进算法优于四次方法。     

用于监测阀门泄漏的超高动态范围全光纤超声传感系统

本文提出了一种超高动态范围的全光纤超声传感系统,针对阀门发生泄漏时伴随产生的声发射现象,利用光纤的光弹效应,将声发射现象产生的超声信号转换为光纤中传输的光信号的相位变化,由光路干涉结构将光信号的相位改变量转换为两路干涉输出信号的幅度量,通过相位解调还原算法和功率谱分析,实现对超声信号的探测和提取。经过阀门泄漏实地测试验证了全光纤超声传感系统的实用性和可行性,并在实验室条件下对系统的动态范围进行了具体的测试分析。