PGC调制—解调光纤水声传感器的研究与实现

对适用于干涉型光纤水声传感器阵列的PGC(相位载波)调制—解调单元光纤水声传感器进行了研究,分析得出了光纤水声传感器PGC检测新的带宽要求;采用半导体激光器光源及其光频率调制技术,研制成功了高灵敏度的PGC调制—解调单元光纤水声传感器,获得了稳定的水声信号,并在国家水声一级计量站完成了测试。     

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%。     

干涉型光纤传感器相位载波解调技术研究

相位载波解调技术是用于光纤传感器中的一种重要的信号解调技术。简要说明了Mach-Zehnder干涉型光纤传感器的检测原理,对PGC解调算法进行了详细的理论分析,并用MATLAB搭建系统进行仿真,实现了传感信号的解调。对系统中的一些关键技术进行了讨论,重点分析了系统的动态范围上限,得到动态范围上限受低通滤波器、待测信号频...     

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。     

利用正交偏振切换抗偏振衰落和抑制偏振噪声

干涉型光纤传感器是一种高灵敏度的传感器,在许多领域都具有重要应用价值,而偏振衰落是这种传感器中需要解决的一个重要问题。提出采用脉冲正交偏振切换及基于相位生成载波(PGC)的信号合成算法来实现抗偏振衰落。阐述了正交偏振切换方法的基本理论,分析了以PGC解调为基础的正交偏振切换合成算法的原理,搭建了实验系统进行实验研究。结果表明,当光纤中偏振态受到扰动时,通过正交偏振切换及合成算法,合成的结果等效干涉度可以稳定在0.93~0.94之间;解调结果的噪声可以达到四路偏振通道噪声的最低水平。该方法可以消除传输光纤中偏振扰动所造成的低频相位漂移,使解调结果不受传输光纤中偏振态扰动的影响。长时间的噪声监测结果表明,PGC调制频率为8kHz时,系统噪声达到了-96dB/槡Hz(1kHz),与同一系统中采用法拉第旋镜作为反射镜测得的本底噪声相当。该方法为解决干涉型光纤传感器时分复用阵列,特别是基于光纤光栅的干涉型准分布式光纤传感器和分布式传感系统中的偏振衰落问题提供了一种可行的途径。     

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。     

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%。     

雷达与导航、声纳与对抗

9908119目标探测雷达作用距离的分析和验证[刊]/季锦章//现代雷达.—1998,20(6).—11～16(A)9908120干涉型光纤水听器相位载波调制及解调方案研究[刊]/曹家年//光纤与电缆及其应用技术.—1998,(6).—3～7(Y)本文概述了 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     

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。     

Fiber Bragg Grating Sensor Array System Based on Digital Phase Generated Carrier Demodulation and Reference Compensation Method

A novel fiber Bragg grating （FBG） sensor array system based on digital phase generated carrier （PGC） demodulation and reference compensation method is proposed and set up. Experimental results confirm that the digital PGC demodulation can be used for wavelength-division-multiplexed FBG sensor array and the reference compensation method can reduce the environmental interference by approximately 40 dB in the frequency range from 20 Hz to 2 kHz. The minimum detectable wavelength-shift of the sensor system is 1 × 10^-3 pm/Hz^1/2.     

光纤传感器用半导体激光器光频调制驱动电源

为了实现基于光频调制相位生成载波解调的干涉型光纤传感系统,需要对激光光源的频率进行调制.首先,文章根据直接电流调制原理设计井开发了一种半导体激光器光频调制驱动电源,主要由精密蕈准电压源、内部信号发生器,加法器、恒流源(电压电流转换、电流放大和电压负反馈)、慢启动电路、纹波抑制电路和过流保护电路等基本单元组成.接着,建立...     

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.     

基于高稳定性的PGC解调算法研究

为了解决传统相位生成载波(PGC)解调算法在光强扰动和调制深度漂移引起的解调失真现象, 采用基波混频和差分自乘的改进PGC解调算法, 进行了相关的理论分析和仿真验证。结果表明, 该算法能很好地抑制光强扰动引起的失真, 在引入1.5rad~3.5rad的光强扰动时可以达到近30dB的信纳比, 比传统的离散余弦变换算法高出近15dB; 同时能消除对调制深度C的依赖性, 可以实现低于0.1%的总谐波失真和30dB的信纳比, 比传统算法高出近10dB, 线性度高达99.99%。该研究为光纤干涉型传感的解调提供了一种新的方案。     

基于直接相位解调的双光纤法布里-珀罗位移传感器

条纹计数法解调精度受限,而常用的高精度外差调频解调法(如相位生成载波法、线性调频法),在光源调频过程中伴生有幅度调制并且调制解调系统复杂。提出了一种基于双光纤光路相位解调的法布里-珀罗(F-P)位移传感器,原理上省去了光源调频过程,在提高检测精度的同时,成本与条纹计数法相当。与已有报道的双光路结构不同的是,该传感器对两干涉光路之间相位差无严格要求,安装调节简单,降低了传感器的工艺难度。位移测量实验结果表明,该传感器在0～500μm的测量范围内,线性度为1.1%,误差限值为±3μm。     

匹配型迈克尔逊干涉结构中PZT相位调制对PGC解调算法的影响

通过对相位生成载波(PGC)解调算法的仿真以及参考大量相关文献,可以发现调制度C对PGC解调结果有着极其重要的影响。而调制度C的大小由压电陶瓷PZT(Piezoelectric Transducter)对光路实际产生的相位调制决定,因此,对PZT光相位调制器相位调制常数的校准以及实际产生的相位调制计算很重要。其中对于光相位调制器相位调制常数的校准,可以根据PZT的特性,对PZT施加固定频率的三角波电压,观察干涉信号的变化。通过分析匹配型迈克尔逊干涉仪的PZT调制方式,给出计算调制度C的公式,并分析了调制方式对载波调制度大小和相位的影响,得出PZT对光路信号调制两次,与PZT的调制度两次叠加基本相等,但是会对载波基频增加一个固定的相位延迟,对调制解调算算法有影响,需计算其具体大小,在运算时消掉其影响。     

抑制光纤检波器系统光强波动影响的解调方法

基于海上油藏勘探领域的光纤检波器光电复合空分阵列系统,通过两路PGC 干涉检波信号相除以构造非线性函数,提出了一种采用查找表实现该非线性函数解调的新方法。相比传统的两路PGC 干涉检波信号线性组合的反正切解调方法,构造非线性函数解调新方案不仅可以补偿生成载波时直接调制DFB 光源带来的高频光强波动干扰,也可以抑制其他因素造成的光强随机波动给采用定常系统参数解调带来的影响。实验结果表明:内调制DFB 激光器,采用非线性函数解调方案比线性组合方案在谐波抑制方面优势明显,两者HSR 平均值相差达26.37 dB;当系统光强降低50%,非线性函数解调方案的结果HSR 平均值优于线性组合方案得到的结果,两者相差达17.53 dB。