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。     

一种消除伴生调幅影响的PGC解调方法

为了克服内调制时伴生调幅现象对相位生成载波解调结果的影响,提出了一种相位生成载波解调改进算法。通过利用干涉信号中的三次谐波分量和基频分量进行解调,有效地消除了伴生调幅对解调结果的影响。改进后的算法减少了一路混频信号的产生,降低了数字解调时占用的内存及系统的采样频率。给出了改进算法的Matlab仿真和CCS硬件仿真实验结果,分析验证了算法的可行性。     

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...     

参数估计误差对光纤水听器PGC反正切解调性能的影响

针对相位生成载波(PGC)方法用于实际光纤水听器解调系统时利用反正切算法解调时导致的失真,本文用同频相对幅度误差(RAE)以及谐波抑制比(HSR)分别表征解调系统线性和非线性失真。通过引入带有参数估计误差的反正切补偿模型,建立了上述失真与系统关键参数及其误差的定量的数学关系。仿真和实验验证了本文方法的正确性。     

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。     

干涉型光纤传感的相位载波调制解调算法

相位载波调制解调算法是干涉测量的关键技术之一。阐述了相位载波的调制解调原理,说明了相关参数的最佳选取数值,介绍了两种传统的相位载波解调算法,描述了相位载波算法存在的有限的动态范围问题、伴生调幅问题、载波相位延迟问题和相应的解决办法。最后总结相位载波调制解调算法的问题并展望了光纤传感器的发展趋势。     

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%。     

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。     

干涉型光纤水听器PGC解调系统数字化实现的研究

概述了干涉型光纤水听器直接调制光源的相位生成载波(PGC)解调技术。重点介绍了其数字化实现方法,并通过实验和仿真,考虑到数字化实现过程中所要求的实时性,对系统中对探头的复用以及解调结果有重要影响的滤波器进行了详细的研究。本文的结论在相位生成载波数字解调方案的设计中具有重要的指导意义。     

光纤光栅传感器干涉型解调仪的稳定性分析和改进

提出了一种利用两种不同温度系数的光纤光栅对来对解调仪的不稳定性进行改进的方法,并进行了理论分析,研究了影响该解调仪稳定性的几个因素.将所研制的传感器布设在东海大桥上,组成传感网络,并用改进后的光纤光栅解调系统对传感器的信号进行解调.在大桥竣工测试时,该传感解调系统表现出较好的性能.     

基于双波长解调的光纤干涉型传声器研究

提出了一种基于双波长解调的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉型传声器,采用归一化算法和微分交叉相乘处理(DCM)算法,实现了声信号的准确还原.在归一化算法中,利用椭圆拟合,实现了两路波长光信号的归一化,减小了激光器输出波动对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响;在DCM算法中,通过信号处理及滤波,实现了声信号的准确输出,减小了温度等环境因素对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响.在实验中,采用对比法,测试了基于双波长解调的光纤FP干涉型传声器的特性,结果显示器件实现了灵敏度为210 mV/Pa、频率响应为100～3 15 0 H z的声信号测量,能够很好地应用于语音识别、噪声测量、空气声探测等领域.     

干涉型光纤传感器的温度交叉敏感相位噪声的理论分析

本文利用热传导理论导出干涉型光纤传感器的温度交叉敏感相位噪声的表示式,并给出相应的干涉条纹随机变化频率的表示式,这可为抑制温度交叉敏感相位噪声设计滤波器提供理论依据。     

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...     

干涉型光纤传感器直流相位跟踪检测系统的改进

对干涉型光纤传感器直流相位跟踪检测系统进行了分析和改进，通过在检测系统中加入简单的电路模块，使系统的幅频响应特性得到改善。建立了Michelson光纤干涉型传感系统，实验结果与理论分析相吻合。     

干涉型光纤传感信号去噪方法的研究

针对干涉型光纤传感信号的特点,采用数字滤波和小波去噪两种方法对干涉信号进行了消噪处理,并对去噪效果进行了比较和分析。结果表明,截止频率为4 kHz,阶次为3的Butterworth低通滤波器和Birge-Massart阈值小波去噪算法在干涉型光纤传感系统中有较好的使用价值。     

光载波频率对光纤探测传感系统性能的影响分析

光载波频率对光纤探测传感系统性能有重要影响,为了获得更优的光纤探测传感系统性能,对光载波频率与光纤探测传感系统性能之间的关系进行研究,分析光载波频率解调原理发现频率发生变化导致偏振态退化问题实,然后对比光载波最佳干涉信号与实际干涉信号,得到偏振态退化导致系统输出信号可见度降低结论,利用琼斯矩阵法得到两个探测器的干涉信号相位误差,相位误差引入信号时延时,将严重影响传感系统定位性能,最后通过具体实验验证了结论的正确性。     

基于偏振模干涉的光纤光栅动态应变解调系统

基于保偏光纤中正交偏振模干涉,提出了一种简单、新颖的光纤光栅动态应变解调系统,并且通过实验证实了该方案的可行性。该解调系统光学核心部分仅由一段带有反射镜的高双折射光纤和一个光纤起偏器构成。实验中动态应变解调分辨率达到了 ,频率范围为0.1Hz~7.9kHz微纳振动幅度信号获得了保真拾取。实验表明,该系统适合宽频率范围、微纳幅度的动态应变检测,为光纤光栅传感提供了一种简单、经济、适用范围更广的解调方案。     

载波相位误差对解调性能的影响分析

对MPSK、QAM信号载波相位误差对于解调性能的影响进行了定量分析,推导给出了载波估计方差较小时BPSK、QPSK信号载波相位误差对解调性能影响的表达式。根据定量分析结果,载波估计方差较小时对BPSK、QPSK信号载波估计方差与误码率的关系进行了仿真,仿真结果和理论分析结果是一致的。结果表明在Es/N0为2、载波估计方差小于1×10-2的情况下,载波相位误差对于解调性能的影响小于0.2 dB。     

激光器强度噪声对光纤水听器相位载波解调的影响

相位载波(PGC)调制解调技术作为光纤水听器主要的检测技术之一,已经应用于许多光纤水听器阵列系统之中,该方案对光源提出了窄线宽、可调谐、低噪声等较高的要求。实验中发现,光源弛豫噪声对系统噪声性能产生了较大的影响。在理论分析光源弛豫噪声对相位载波解调影响的基础上,提出了通过调节抽运功率,控制弛豫振荡中心频率为相位载波调制频率的半倍频的奇数倍,来降低系统解调噪声的方法,实验验证了理论结果,解调噪声由最高的—86.7 dB减小到—106 dB。实验进一步采用了光电负反馈方法来抑制弛豫噪声,在弛豫振荡峰处抑制噪声约25 dB,得到了约—100 dB的较为平坦的激光器噪声谱级,使得相位载波解调噪声达到—110 dB,基本满足了光纤水听器系统的要求。     

OTDM中各复用支路相位关系对复用结果的影响

从理论上分析并用软件模拟了光时分复用系统中各复用支路相位的相对关系对复用得到的信号特征和传输特性的影响.并提出一种通过时分复用来得到CS-RZ码的方法,这种方法可以在降低对时分复用光源的要求的同时,提高复用后信号的传输特性.