二倍频调制对开环光纤陀螺工作特性的影响

开环光纤陀螺(FOG)常使用压电陶瓷(PZT)实现非互易性相位偏置,但相位调制中的非线性会造成工作点不稳定和Sagnac相位解调误差。本文对PZT二倍频调制和相位延迟导致的寄生调制信号进行了理论分析,进而提出在小角度Sagnac相移输入时利用二、四次谐波监控工作点,在Sagnac相移逐渐变大时利用一、三次谐波监控工作点;同时对比了相位延迟角为0°和90°所引起的工作点不稳定,采用较大相位延迟角可将工作点绝对误差降低到10-5水平,相位解调误差降低到10-5rad水平。     

基于ARM和DSP的地震加速度信号处理系统设计

为满足光纤传感地震加速度计对实时性、高精度以及网络化的要求,提出了基于ARM和DSP双核微处理器的嵌入式系统设计方案．对3×3耦合器输出的相位已调加速度信号进行解调、频谱分析,并提供了以太网传输控制接口．文中介绍了信号解调原理。给出了关键电路的具体设计及其输出信号的数字信号处理的软硬件实现方法．实验结果表明,该系统在处理精度和实时性方面都能达到要求,性价比高,有一定实用价值．     

基于PGC解调方案的时分复用光纤传感器阵列采样频率的研究

通过对光纤传感器输出信号频谱和PGC（相位产生载波）解调方案原理的分析,发现并不是所有的光纤传感器输出信号的频率成分都被PGC解调过程所利用,并由此确定了时分复用系统中采样频率应满足的最低条件,从而为提高阵列复用路数提供了理论依据,并通过实验验证了有关结论。     

利用波分复用器实现FBG动态传感解调

为解决因宽带光源光功率不稳定而造成解调误差较大,以及使用普通光纤Bragg光栅(FBG)解调仪器价格昂贵的问题,提出了一种利用粗波分复用器(CWDM)解调光栅信号的方案.根据FBG反射谱和CWDM边带的滤波特性,采用边带滤波的强度检测方法,设计的全光纤传感解调系统,用于对单点FBG波长移动的解调.运用MATLAB进行数值模拟,结果表明,系统动态范围宽,输出与输入呈线性关系,消除了因光源强度波动和光纤连接器不牢固引入的测量误差.     

对于光纤Michelson干涉仪的实验研究

本文在介绍光纤Michelson干涉仪工作原理的基础上,对一种新型的光纤Michelson干涉仪的实验过程进行了阐述。文中就光源-光纤之间的耦合以及光纤的接续等实验步骤做了比较详细的讨论。在得到干涉仪输出的干涉信号后,计算了该干涉仪所用的光纤相位调制器的相移系数,并与理论值进行了比较,分析了两者存在差异的原因。     

测量微振动的光纤Sagnac干涉传感器

提出了一种光纤Sagnac干涉传感器,用于固体表面传播的超声波产生的微弱振动检测.当超声波信号在固体中传播并作用于光纤传感器的敏感环时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制;通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,获得了超声信号的频率特征.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析,结果表明该系统可用于固体中传播的超声波的频率特征识别.     

偏振态调制干涉型光纤传感器

针对低双折射光纤双束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落，提出了一种新型干涉型光纤传感器的消偏振衰落方案，通过对光纤干涉仪的任何一臂加对光波偏振态适当的高频调制，在输出端高频滤波后，可以消除干涉仪两臂偏振态随机变化的影响，获得干涉信号可见度为0.707的稳定输出，从而实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

基于FPGA的两种DPSK解调系统设计

为了研究DPSK调制解调原理,本文设计了两种DPSK解调系统,即同步解调系统与相位比较解调系统。同步解调系统先将DPSK信号与0相位的载波进行比较,相同时输出0,不同时输出1,则可恢复相对码,再根据相对码便可恢复原始信息。相位比较解调系统将前后两个码元宽度的DPSK信号进行相位比较,相位相同则输出0,不相同则输出1,由此便恢复得到原始信号。实验结果:在200 MHz的时钟下,相位比较解调系统的总功耗、总逻辑单元比同步解调稍微多占用多一点,但同步解调要求接收端得先恢复参考相位。由于参考相位在通信时可能发生突变,因此解调时存在倒π现象,而相位比较解调可以避免倒π现象,所以相对来说相位比较解调较优于同步解调。     

集成光学相位调制器相位漂移补偿方法研究

铌酸锂集成光学相位调制器是数字闭环光纤陀螺的核心器件.其半波电压随温度的变化和调制解调电路反馈通道增益的变化直接影响相位调制器调制特性,产生相位漂移,从而影响了标度因数的稳定性.为了补偿相位调制器的相位漂移,提高标度因数的稳定性,提出引入了第2反馈回路的四状态偏置调制方法,给出了偏置调制方程,并分析了偏置相位的选择对系统信噪比的影响.对采用四状态调制的光纤陀螺进行测试,所得标度因数稳定性比单闭环方波调制方案提高了近一倍.结果证明,该方法对光纤陀螺标度因数稳定性的提高是有效的,具有重要意义.     

基于DSP的单频激光实时信号解调软硬件研究

提出一种基于DSP(Digital Signal Processor)的干涉仪实时信号解调方法,可实现对干涉仪信号的非线性误差校正和实时解调.基于DSP构建了高速数据处理系统,基于FPGA构建了高速数据采集系统,采用经过优化的椭圆拟合和细分查表法,实现了 1 MHz采样率的干涉信号实时解调,完成了2π相位的4 096细分.     

基于分布式光纤传感器的管涌监测系统

针对水利工程输水堤坝管涌难以实时监测的问题,结合分布式光纤传感器应变检测灵敏度高及FPGA并行运算快的特点,设计了基于光纤全分布式传感器与FPGA数字解调算法的堤坝管涌实时探测系统。首先利用双Mach-Zehnder干涉组成的光纤全分布式传感应变检测系统感知管涌导致的应变,之后通过计算由应变导致的调制信号到达两光电探测器的时间差确定管涌渗漏点。系统采用频率分选机制在信号调理电路实现信号筛选,评定渗漏程度,由FPGA实现数据采集、滤波、存储及解调,有效缩短了解调时间及定位误差。结果表明,系统可对2公里范围内的管涌渗漏事件进行有效定位报警,定位误差在±8m以内。     

基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用

为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力,开发了基于LabVIEW平台的锁相放大器,并用于Sagnac干涉型光纤管道泄漏检测系统。以解调干涉信号相位,分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法,并在泄漏位置为5.0 km处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究,结果表明.该锁相放大器可以解调出泄漏信号,并能实现泄漏点精确定位.     

合成光源串联光纤干涉仪及仿真研究

干涉仪的零位确定问题，是激光干涉仪应用中的关键问题之一，所提出的合成光源串联干涉仪方案，容易实现，可以保证较高的精度。叙述了串联干涉仪的工作原理和多模激光二极管光源的合成技术，并进行了仿真计算。结果表明，合成光源能够将降低光源的相干长度，有利于干涉信号中心条纹位置的辨别；串联干涉仪能够解决干涉仪初始位置（或者零位）确定问题，为绝对式干涉仪的设计和研制提供了新的途径和手段。     

光纤微弱磁场传感器软件解调方法

介绍了高灵敏度光纤微弱磁场传感器的软件解调信号方法,其结果使传感器测量精度达到1 nT,单位带宽最小探测磁场达到2.86×10-10 T/Hz1/2,动态范围达到60 dB。该方法对弱磁探测技术及干涉型光纤传感器的研究十分有用。     

Fast Rail Defect Inspection Based on Half-Cycle Power Demodulation Method and FPGA Implementation

In this paper, a fast-speed and real-time online rail inspection method based on half-cycle orthogonal power demodulation algorithm is proposed. For this method, the power characters of detection signal which represent the degree of rail track can be calculated using only half-cycle detection signal because of the symmetry characteristic of detected sine signal and reference signal. The theoretical analysis, simulation results and experiment results show that the demodulation precision of proposed method is almost equal to fast Fourier transform (FFT) demodulation method and orthogonal demodulation method, but has high demodulation efficiency and less FPGA resources cost. A high-speed experiment system based on three coils structured sensor is built for rail inspection experiment at a moving speed of 200 km/h. The experiment results show that proposed method is more effective for rail inspection and the time resolution of proposed method is double of classic method that based on FFT and orthogonal.     

PCM/DPSK信号软件解调方法研究

提出了一种新的 PCM/DPSK数字信号解调方法。通过数字测频算法,获取 PCM/DPSK 信号频率突变点,根据 DPSK 调制原理,实现 PCM/DPSK信号的解调;详细介绍了此种解调方法的基本原理及实现过程,分析了解调过程中多普勒频率对解调结果的影响。计算机仿真结果表明,此方法比相干解调性能优越,抗干扰能力强,便于软件编程及数字信号处理(DSP)器件实现,具有一定的应用价值。     

光通信中DOPSK信号的解调与传输性能研究

依据马赫-曾德尔延时相干平衡检测模块的工作原理,对于差分八进制相移键控调制格式提出了一种改进的解调方案,理论证明该方案能够对差分八进制相移键控光信号进行正确解调．采用该解调方法,仿真研究了单信道中差分八进制相移键控调制格式的色散和非线性传输性能,结果表明,差分八进制相移键控的色散容忍度高于其他低进制的调制格式,其非线性容忍度低于差分二进制相移键控和差分四进制相移键控,但高于普通的二进制幅度键控．     

离散WV分布在FSK信号数字解调中的应用

提出了一种新的FSK信号数字化解调的方法。该方法基于信号的MVD分布，在时频二维平面上对FSK信号进行分析，利用统计方法估计信号的频率和码元宽度。文中还给出了对一个8FSK信号进行数字化解调的仿真结果，并讨论了各种窗函数对解调性能的影响，给出了不同信噪比下的仿真结果及其与STFT方法的解调性能的比较。     

用离散STFT实现FSK调制信号的数字解调方法

提出了一种新的FSK信号数字化解调的方法,该方法基于离散短时傅里叶变换,在时频域中对FSK信号进行分析,利用统计方法估计信号的频率和码元宽度。文中给出了一个对8FSK信号进行数字化解调的仿真结果,讨论了各种窗函数对解调性能的影响,并给出了不同信噪比下的仿真结果。