远程光纤水听器系统中传输光纤引入噪声的抑制

远程传输光纤受环境的影响会在水听器系统中引入噪声,利用迈克耳孙光纤干涉仪模拟光纤水听器,搭建了远程光纤水听器系统,采用参考干涉仪法解调对传输光纤引入的噪声进行抑制。实验结果表明,与常用的相位产生载波技术(PGC)解调相比,参考干涉仪法解调在不影响传感水听器对声信号检测能力的情况下,对传输光纤引入的扰动噪声能进行良好的抑制,频率为500 Hz噪声的抑制量可达到约25 d B,同时该方法使传感水听器系统中100 Hz位置的本底噪声也降低了17 d B。     

Sagnac干涉式光纤水听器传感特性理论研究

从理论上分析了Sagnac光纤水听器传感特性与信号频率、探头传感光纤长度、延时光纤长度之间的关系.分析结果表明,Sagnac光纤水听器对于相同的信号频率,其声压相位灵敏度变化周期仅与探头在Sagnac环中位置有关,延时光纤长度增加,声压相位灵敏度周期随之变短.水听器声压相位灵敏度的幅值仅与传感光纤长度有关,传感光纤长度增加,水听器声压相位灵敏度随之提高.仿真计算验证了理论分析结果,对Sagnac光纤水听器的设计和应用有一定的指导意义.     

干涉型光纤水听器移频正交解调方法

干涉型光纤水听器将目标声压信号调制在激光相位上,需要进行相位解调才能恢复出目标声压信号。提出一种干涉型光纤水听器移频正交解调方法,采用移频与延时装置产生一个具有固定光频差的激光脉冲对,配合光纤水听器单元的两条干涉臂之间的特定程差,形成正交信号,同时利用干涉脉冲和参考脉冲的幅值比例关系,主要依靠简单的数学乘加运算即可实现相位解调。实测结果表明,本方法解调结果准确,抗光功率波动干扰能力强,本底噪声性能优异,可以满足光纤水听器的实际应用需求。     

干涉型光纤传感器相位漂移的无源解决方法

相位漂移是干涉型光纤传感器实际应用中遇到的关键问题之一。提出了一种基于线性控制原理的无源解决方法,利用干涉仪的输出信号得到一个误差信号对光源波长进行调节,在非平衡干涉仪中产生一个补偿相位,对各种噪声引起的相位漂移进行补偿,从而使干涉仪一直工作在最灵敏的地方,实现了无源线性检测。搭建实验系统,利用该方法对某一干涉型光纤水听器进行了测试,结果表明该光纤水听器被很好地控制在正交工作状态,获得了稳定的输出信号。在20~2500 Hz频率范围内,该光纤水听器的声压灵敏度为-156.5 dB(0 dB=1 rad/μPa),频响波动<±1.2 dB,与采用相位载波(PGC)调制解调方法测得的结果一致,从而验证了该方法的可行性。     

干涉型光纤水听器模拟分析与优化

概述了干涉型光纤水听器直接调制光源的相位载波调制解调原理，对实际应用中存在的问题进行了详细的理论和模拟分析，并提出了优化调制信号幅度、消除延迟的影响以及采用自动增益控制电路来稳定光电检测输出等优化方案来提高水听器的稳定性和动态范围，减少波形畸变。     

光纤水听器远程传输中相干瑞利噪声的抑制

在使用窄线宽光源的干涉型光纤水听器远程传输系统中,瑞利散射通过多光束干涉引入了严重的相干噪声。分析了光纤远程传输产生的单次瑞利后向散射(RB)和双重瑞利散射(DRS)对干涉系统的影响,并使用隔离器对RB进行抑制。推导了DRS引入的相位噪声的模型,通过讨论DRS的调制特性,得出相位产生载波(PGC)技术在消除相位衰落的同时也可以大大抑制DRS产生相干噪声的结论。实验结果表明,在光纤水听器往返各25km的传输系统中,隔离器对RB产生的相位噪声抑制最大达20dB,PGC技术对DRS噪声的抑制最大达10dB。在同时抑制RB和DRS后,50km光纤传输系统中相干瑞利散射噪声的影响基本消除。     

基于相位载波解调的声低通滤波光纤水听器抗混叠性能实验研究

报道了声低通滤波光纤水听器的抗混叠实验结果.声低通滤波光纤水听器足为解决高频混叠问题而提出的一种新型光纤水听器.理论分析和实验研究已经表明.该类光纤水听器的声压灵敏度频响具有较好的低通滤波特性,对高频声信号有很强的抑制作用.通过设计对比实验,研究了高频干扰对普通光纤水听器系统信号解调的影响,以及声低通滤波光纤水听器的抗混叠性能.结果表明,当强高频干扰使得普通光纤水听器系统无法进行正确的信号解调时,声低通滤波光纤水听器的信号解调系统仍然能够正常工作,解调得到的声信号与没有干扰时的结果一致性非常好,相关系数在0.99以上.     

分布反馈光纤激光水听器相位一致性的测试方法

在传统压电水听器相位一致性测试的基础上提出了分布反馈(DFB)光纤激光水听器相位一致性的测试方法,并搭建了测试系统.采用偏振无关的非平衡迈克尔逊干涉仪和归一化的相位载波(PGC)解调方案,解调出光纤激光水听器感受的水声信号,并与参考压电水听器作对比,使用高精度相位检测器将两信号转化为相位差信号:重复测量第二支光纤激光水...     

基于光纤延迟线相位控制的相干探测方法研究

采用系统建模仿真,分析了光纤延迟线信号传输存储和相位控制机理,研究时间延迟与相位延迟关系,从时域和频域探讨光程差对光学相位匹配的影响。仿真与实验结果表明,当信号光与参考光的相位差为2nπ(n=0,1,2,……)和(2n+1)π(n=0,1,2,……)时,相干混频后的信号功率分别获得最大值和最小值。证明了光纤延迟线的时间延迟能有效补偿在传输过程中产生的相位延迟,实现了信号传输的相位控制。     

远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展

随着远程光纤水听器系统传输距离的不断扩展,各类光学非线性效应的影响日益凸显,并已成为制约远程光纤水听器系统性能的瓶颈。回顾了远程光纤水听器系统中光学非线性效应研究进展,对系统中存在的光学非线性效应进行分析,并重点介绍了系统中受激布里渊散射与调制不稳定性的产生机理及其对系统相位噪声的影响,并介绍相应的抑制方法。     

级联PSA非零色散位移光纤通信系统传输性能的研究

本文通过计算机系统仿真研究了以相敏光放大器（PSA）作为中继光放大器的非零色散位移光纤通信系统的传输性能,分析了PSA系统的码间干扰（ISI）限制距离与信号速率、光纤色散、放大器间距和放大器平均输出信号功率的关系,以及PSA中泵浦光和信号光之间的相位漂移和信号脉冲波形对级联PSA光传输系统传输性能的影响。     

基于相位载波调制解调技术的全保偏光纤水听器

报道了基于相位载波调制解调技术的全保偏光纤水听器研究结果.采用全保偏光纤干涉仪结构消除了偏振不稳定性,运用相位载波调制解调信号处理技术消除相位随机漂移引起的干涉信号衰落的影响,实现了对声信号的稳定检测和光纤水听器探头的全光纤化.实验测得在20～1 600 Hz频段,光纤水听器的相位灵敏度约为-162.5 dB,灵敏度的起伏为±0.7 dB,500 Hz单频点的灵敏度变化小于0.1 dB.     

一种用于变压器内部噪声测量的光纤水听器

基于Michelson干涉光路的光纤水听器内部存在法拉第旋镜,其传感信号受到强电磁场的干扰。改进的传感光路结构将法拉第旋镜与光纤水听器分离,使得传感信号不受强电磁场的干扰。制作了新型光纤水听器,并将其安装于大型变压器内部。利用制作的光纤水听器成功测量了不同负载电流情况下变压器内部的噪声。     

基于Michelson 干涉仪的光纤分布式扰动传感器

提出并研究了基于Michelson 干涉仪的应用于检测时变扰动的光纤分布式传感器。所提出的光纤传感器由两个Michelson 干涉仪和一个光纤延迟环组成。扰动作用在传感光纤上,引起传输光波相位的调制作用,可以通过该传感器进行检测并得到扰动的位置信息。通过光电探测器对干涉信号进行接收。对接收到的信号进行隔直,并通过求取峰峰值的方法对隔直后的信号进行预处理。通过希尔伯特变换、相位去包裹和三角函数运算可以提取出预处理信号中包含的相位信息。最后,通过频谱分析和相应的数学运算可以实现扰动的定位。在20 km 的监测距离内通过实验验证了传感器的可行性。所提出的光纤传感器具有实时性好、抗偏振性、低成本的独特优势。     

干涉型光纤传感器偏振衰落动态补偿技术

为了消除单模光纤制作的光纤传感器常会因外部环境扰动而引起相位衰落和偏振衰落,通过改进传统的马赫-泽德干涉仪,利用高频振荡的PZT结合相位生成载波零差解调电路用来补偿相位衰落,引入一个可随干涉信号的幅值变化旋转的半波片来调整输出的干涉信号,据此可实现偏振衰落的动态补偿.通过理论分析可以得出由偏振衰落造成的信号幅度波动不大于3dB.     

相位调制非线性对开环光纤陀螺工作点测量与信号解调的影响

在全光纤开环光纤陀螺中，利用压电陶瓷调制器可以为光纤陀螺提供互易性正弦相位偏置，但相位调制中的寄生非线性会对陀螺测量产生影响。从理论上给出了二倍频非线性相位调制情况下开环光纤陀螺输出信号的一、二、四次谐波表达式，分析了相位调制非线性对陀螺工作点测量与信号解调的影响，实验验证了相关结果。实验结果与理论分析表明在陀螺应用中必须采取措施抑制非线性相位调制的幅度。     

干涉型光纤水听器相位载波调制及解调方案研究

本概述了Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉型光纤水听器两种不同的相位载波调制（ＰＧＣ）原理，着重分析了在直接调制半导体激光器实现相位载波的信号解调技术中伴生调幅的影响及解决办法，指出采用直接调制光源实现相位载波技术是将来构成全光纤干涉型水听器系统的优选方案。     

基于信道相位偏移因子的OFDM通信峰均比抑制技术

通信中的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术具有频带利用率高、抗多径衰落强等优点，但是OFDM通信存在高峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）的问题，如果不加抑制，在输出时会导致信号失真，降低通信效率。提出了一种通过给OFDM符号不同信道的导频和信号添加固定相位偏移因子来抑制发射信号PAPR的方法。首先介绍了信道相位偏移因子的添加方法和解调过程，其次仿真分析表明随机产生的相位偏移因子可以将任意传输信号的PAPR抑制在小于11 dB的水平。此技术不需要消耗额外带宽和计算资源，且对系统的误码率几乎没有影响。最后采样低成本的功放和声源作为发射换能器，用光纤水听器作为接收换能器进行实际通信试验，验证了该方法的有效性。     

F-P型同振式光纤矢量水听器相位产生载波解调算法

提出了用法布里-珀罗(F-P)型光纤加速度计构成同振式矢量水听器的方案,并进行了结构设计.通过对水听器光学输出解调算法的理论分析,采取双探头接收光强差值的倒数输出设计,从而实现了针对法F-P型多光束干涉的相位产生载波(PGC)解调方案.推导了F-P型光纤加速度计的加速度相移灵敏度的表达式,用计算机仿真了F-P干涉的PG...     

新型光纤信号调制器

在对光纤回波损耗研究的基础上，设计了一种基于多光束干涉效应的新型光纤信号调制器。实验中，利用两光纤端面间的多光束干涉作用，通过压电陶瓷控制两光纤端面的振荡距离，从而在输出端得到被调制过的光信号。这种光纤信号调制器主要针对信号振幅调制，调制比约为10％，信噪比约为60dB，带宽约为200kHz。该调制器展现了一种新颖的设计思路，可应用于光纤传输信号的调幅及光纤光源交流和脉冲信号的输出等。