用于探测极低频信号的光纤传感器相位生成载波解调方法

提出并实现了一种用于微弱极低频信号探测的干涉式光纤传感器相位生成载波(PGC)解调方法。对PGC解调方法中微分交叉相乘(DCM)及反正切(Arctangent)两种相位抽取算法应用于极低频信号解调进行了理论分析和算法仿真,其结果表明,DCM式PGC算法解调极低频信号时,其结果中存在直流漂移,而Arctangent式PGC算法的解调结果中不存在直流漂移问题。进而基于光纤干涉仪搭建了极低频光纤传感系统,并进行了两种PGC解调算法的对比实验,实验结果表明,Arctangent式PGC算法不存在DCM式PGC算法解调极低频信号时的直流漂移,且能够准确解调极低频信号,与理论分析的结论相符。最后采用Arctangent式PGC算法实现了极低频干涉式光纤传感系统,该系统达到的最低可探测信号频率为0.01 Hz,最小可探测信号为4×10-4rad/Hz,动态范围为110 dB@1 Hz,线性相关系数为99.99%。     

光纤水听器阵列信号实时解调系统设计与实现

随着现代高性能光纤水听器阵列技术发展,对信号实时解调系统的计算能力、存储能力及传输能力等提出了更高的要求.该文在分析干涉型光纤水听器相位载波(PGC)解调方案的基础上,提出了适合该算法的实时解调系统结构,并采用多片数字信号处理器(DSP)为核心设计实现了一种高速实时解调系统.该实时解调系统的设计充分考虑了PGC信号处理的特点,遵循可编程、可扩展、可重构的原则,为系统性能的提升提供了较大的空间.目前,该实时解调系统已调试成功并通过了外场试验.     

干涉型光纤传感器PGC解调算法的研究

相位生成载波解调（PGC）技术是一种广泛应用于干涉型光纤传感器的零差解调法。简要概述了PGC的定义以及调制原理,分析了几种解调算法,研究发现干涉信号幅度、调制深度会对解调结果产生影响。通过消除干涉信号幅度和调制深度的影响,可以减小解调信号的失真;并且,采用低阶次的混频载波可以减小采样频率。文中的结论对于干涉型光纤传感器的解调技术具有重要的理论参考价值。     

一种消除伴生调幅的光源调频型相位生成载波解调方法

为了克服伴生调幅对光源调频型相位生成载波(PGC)解调方法的影响,提出一种基于双路干涉信号和微分-交叉相乘(DCM,differential-cross multiply)的PGC解调方法.通过3×2耦合器引入双路干涉信号,直接调制光源频率获得相位载波.实验结果表明,新方法较好地消除了光源伴生调幅的影响.对于4 rad...     

干涉可见度波动对PGC解调传感器结果的影响分析

干涉型光纤传感器在军用探测、航空航天等许多领域都有广泛的应用前景。直接调制光源频率(Frequency Modulation,FM)的相位生成载波(Phase Generated Carrier demodulation,PGC)PGC解调方法干涉型光纤系统的重要解调方式解调方法是干涉型光纤传感系统的重要解调方法。本文从解调结果的线性度和谐波抑制比(Harmonic Suppression Ratio,HSR)两方面分析了干涉可见度波动率对的的影响。分析结果表明随着干涉可见度波动的增大,解调结果线性度变差,解调结果HSR(Harmonic Suppression Ratio)降低。当解调信号幅度为1rad,光源伴生调幅为0.1,光频调制深度为2.63时,如果系统容忍线性度误差不超过1%,则可见度波动应控制在±8%;如果保证系统解调结果HSR不低于50dB,则可见度波动应控制在±9%。     

基于DFB激光器的振动传感系统改进PGC解调算法

相位生成载波(Phase Generated Carrier, PGC)解调算法是目前光纤干涉传感领域中重要的解调算法。针对目前PGC解调算法中光强扰动和调制深度影响信号解调准确度的问题,提出了一种改进的PGC解调算法(PGC-Ameliorated),并搭建了基于分布反馈(Distributed Feedback, DFB)激光器的振动传感系统进行实验验证。实验结果表明,当被测振动信号的频率为800 Hz时,该算法信噪比为57 dB,优于微分交叉相乘(Differential and Cross Multiplying, DCM)算法和反正切(Arctan)算法近20 dB。在不同光强下,该算法解调信号幅值波动范围在±0.02 rad;在不同调制深度下,该算法总谐波失真最小为0.61%,信纳比最大为25.9 dB,相比于DCM算法和Arctan算法具有更低的总谐波失真和更高的信纳比。     

基于同步载波复原的干涉相位生成载波解调算法

为了有效消除载波延迟对相位生成载波(PGC)算法的影响,提出了一种基于同步载波复原的混频基频、二倍频信号生成方法,直接从干涉信号中提取出载波信息并进行同步载波复原。阐述了该方法的生成原理,并通过理论分析、数值计算与仿真解调等手段对相位延迟的影响进行了详细的分析。仿真与实验结果表明,基于同步载波复原方法获得的混频信号与干涉信号完全对齐,可以保证PGC算法实现稳定、精确的解调。     

基于LabVIEW的光纤水听器闭环工作点控制系统

介绍了一种基于LabVIEW的干涉型光纤水听器闭环工作点控制系统.该系统通过调节光源频率,利用非平衡干涉仪两臂的光程差产生补偿相位,实现了工作点的控制,从而避免了在干涉仪中引入压电陶瓷(PZT),提高了系统的稳定性与可靠性.同时,对传统的信号解调算法进行了改进,提高了解调精度和动态范围.利用该系统对某一干涉型光纤水听器的声压相位灵敏度进行了测量.在频带102～2×103 Hz上,平均灵敏度为-162 dB,频响波动＜±1.0 dB,与采用相位载波(PGC)调制解调方法测量的结果基本一致,验证了该系统的可行性.     

基于改进相位生成载波解调的水表面声波激光相干探测

针对低频水表面声波(WSAW)的频率识别问题,提出了一种基于改进相位生成载波(PGC)解调的激光相干探测方法。利用简单的激光干涉系统探测水下声源激发的低频WSAW,再利用4路载波信号对其进行混频,通过功率比较遴选出2路功率最大的正交干涉信号,然后进行相位解调和频谱分析,实现了WSAW的频率测定。仿真和实验研究表明,改进的PGC解调法能够有效防止载波信号初始相位不可控条件下的正交信号消隐并准确实现低频WSAW的频率识别(频率探测下限可达30 Hz),对变频WSAW及大尺度扰动波干扰条件下的低频WSAW也取得了很好的检测效果。该研究结果表明改进的PGC解调方法能够准确实现WSAW的频率识别,并具有很强的抗干扰能力。     

基于基频混频的相位生成载波调制解调方法研究

提出了干涉型光纤传感器的相位生成载波(PGC)解调的一种改进方法。在传感信号的幅度较小的情况下,该解调方法只由基频信号对输入信号混频,就可以得到与原始传感信号波形成正比的信号,从而提高整个解调过程的效率。仿真分析及实验结果都验证了改进算法的可行性。在基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)以及外调制方式的信号检测实验中,采用该解调方法所得信号和原信号相关系数达0.99以上。