干涉型光纤传感器解调方法改进与研究

通过分析光纤干涉仪输出信号成分和理论推导,提出了干涉型光纤传感器相位生成载波(PGC)调制解调技术的改进方案,通过实验仿真得出,新方案不需要AGC模块就可以消除干涉仪输出光功率漂移对解调结果的影响,而且系统的最低采样频率减低了约1/3.     

基于PGC光纤传感器的全数字化解调设计与分析

介绍了一种基于Mach-Zehnder和Sagnac混合干涉型分布式光纤传感器的相位产生载波(PGC)全数字化解调系统.针对GD32F103信号算法处理芯片,进行了PGC数字解调系统的设计,对系统性能进行了分析,最后与模拟解调效果进行了性能对比分析.实验待测信号为0～50 kHz,理想情况下管道泄漏点距离法拉第旋转镜距离为8045 m,实际情况下距离为8188.7m,绝对误差为143.7m,相对误差为1.75％.本数字系统具有良好的稳定性和较高的定位精度.     

干涉型光纤水听器相位载波解调技术

通过数学推导和仿真分析,对直接调制光源产生相位载波的马赫-曾德尔(Mach Zehnder)干涉型光纤水听器调制解调技术进行了研究。提出了不能通过干涉信号的峰值或峰峰值检测来控制自动增益控制(AGC)电路增益的方法消除偏振衰落对输出信号的影响。在这一思想的指导下完成了光纤水听器相位载波(PGC)解调电路的设计,给出了实验测试结果。     

迈克尔逊干涉型光纤水听器研究与实现

设计了对偏振衰落不敏感的迈克尔逊干涉型光纤水听器,系统通过使用直接调制光源的相位载波零差检测方式实现了光纤水听器相位载波(PGC)解调,并给出了实验测试结果。由2个水听器组成水听器阵进行了水池实验,结果显示:该干涉型光纤水听器有明显的指向性,具有一定的潜在实际应用前景。     

基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究

对基于压电换能器PZT(Piezoelectric Transducer)的外调制相位生成载波PGC(Phase-Generated Carrier)法进行了深入的理论分析和实验研究.PZT光纤相位调制器利用电致伸缩效应来改变缠绕在其上面的光纤的长度,进而实现对光纤中光相位的周期性调制.在马赫曾德尔光纤干涉仪MZI(Mach-Zehnder Interferometer)的参考臂中加入该光纤相位调制器便可以将载波信号调制到光纤干涉仪的输出信号当中.计算机仿真分析了调制参数对PGC解调结果的影响.并通过实验验证了这种调制解调方案的可行性.利用美国国家仪器公司的数据采集系统及Labview编写的解调算法,在臂长为200 m的MZI中成功实现了相位解调,恢复出MZI传感臂中的原始相位信息,解调信号与原始信号的相关系数在0.99以上.     

基于CORDIC的交流相位跟踪零差补偿方法及其实现

为了消除温度、振动等环境因素在光纤干涉测量中的影响,发展了一种基于交流相位跟踪零差补偿(PTAC)的干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。光纤端面菲涅尔反射与光纤耦合器构成迈克尔逊干涉结构,光电探测器检测迈克尔逊干涉仪的输出信号。相位稳定子系统采用相位生成载波(PGC)方法提取环境因素引起的光纤干涉臂相位差,结合坐标旋转数字式计算机(CORDIC)求解相位差,并生成补偿信号反馈给压电陶瓷(PZT)驱动器,实现条纹相位的稳定。该系统相位解调精度达2.75 mrad,环境因素对干涉条纹相位的影响低于53.43 mrad。实验结果验证了该相位稳定方法的可行性。     

高分辨率光纤激光振动传感器研究

提出并实现了一种高分辨率光纤激光振动传感器.通过在一段高增益有源光纤上写入光纤Bragg光栅(FBG),激光泵浦后形成光纤激光器,振动信号引起激光器的波长发生变化,采用偏振无关的非平衡Michelson干涉仪将激光波长变化转换为相位变化.干涉仪输出的信号经过光电转换后,使用采集卡转换为数字信号输人计算机,采用相位载波(PGC)解调技术,实现信号的高分辨率解调.试验结果显示:该传感器系统的最小可探测加速度在250Hz时为200 ngn/<平方根,Hz>,解调结果与待测信号具有良好的线性关系.     

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

干涉型光纤水听器调制解调方案研究􀀁

本文概述了 Mach-Zehnder干涉型光纤水听器两种不同的调制解调技术 ,着重分析了用 3× 3耦合器组成的干涉型光纤水听器的解调原理 ,并比较分析了这两种方案的特点 ,指出采用 3× 3耦合器解调技术是将来构成全光纤干涉型水听器系统的优选方案     

光纤磁场传感器信号解调方法及仿真研究

为了减少相位随机漂移和1/f噪声对信号检测灵敏度的影响,基于磁致伸缩效应的光纤干涉型磁场传感器必需在传感臂或参考臂施加高频调制磁场;考虑负载效应、退磁效应,给出了光纤/磁致伸缩耦合结构的等效应变;采用相位载波(PGC)外调制方案,在参考臂施加高频调制磁场,根据贝塞尔函数展开式,建立了被测磁场与载波磁场振幅、调制磁场振幅之间的关系式;借助Matlab/Simu-link,对相位解调方法进行仿真,仿真结果与理论分析结果十分吻合;研究了输出信号幅值随调制磁场幅值变化的趋势,得到高频调制磁场幅值的最优值。     

干涉型光纤水听器PGC解调的DSP实现

提出了基于数字信号处理器(DSP)系统的相位载波(PGC)解调的软硬件实现。针对PGC解调中混频信号与实际调制信号的频率偏差,在DSP系统实现中采用一路A/D转换器对调制信号进行同步采样,从而克服了频率偏差对解调结果的影响。结合TMS320C6201的CPU结构和片内资源,对算法实现进行了并行优化,实现了系统的实时解调。实验表明:优化后算法的运算时间显著减少,DSP解调信号与参考信号的相关系数达到0.9。     

光纤水听器信号相位载波解调的集群实现

光纤水听器信号的PGC解调算法是一个较为复杂的过程,随着光纤水听器向大规模阵列方向发展,对信号传输及处理容量提出了越来越高的要求。在LINUX系统中搭建了一个由3台计算机组成的小型集群,并将集群运算应用于光纤水听器信号PGC解调,实验结果表明:该集群系统的性能是单台计算机性能的2倍多,大大提高了信号的处理速度,是未来大规模光纤水听器信号处理的重要选择方案之一。     

基于光纤Bragg光栅的动态应变信号的解调研究

推导了基于非平衡M-Z干涉仪和直流相位跟踪零差法(PTDC)、相位载波零差法(PGC)2种相位检测方法的FBG动态应变信号解调系统的工作原理;搭建了振动试验系统,对2种解调系统进行了比较,试验证明:2种解调系统均能在10 kH z的频率范围内正常工作,但前者在测量范围、抑制噪声等方面有明显优势;构建了基于FBG的材料冲击试验系统,给出了试验参数,试验结果显示所检测信号的信噪比约为80 dB,最小能检测的动态应变相对量为10-4;研究证明:FBG在动态应变信号检测方面有良好的性能。     

基于Matlab干涉型光纤水听器调制与解调仿真

该文概述了Mach—Zehnder干涉型光纤水听器两种相位载波调制（PGC）原理,着重分析直接调制半导体激光器的相位载波的信号解调,及在解调技术中伴生调幅的影响及解决办法,并根据直接调制光源的PGC零差检测方案电路系统,仿真搭建了Matlab的Simulink系统,通过改变载波频率、被测信号频率与被测信号幅度,用大量的Matlab仿真图形分析指出,直接调制光源实现相位载波技术中,载波频率、被测信号频率与被测信号幅度对系统解调输出结果的影响,实践证明该结果对水听器组阵具有很好的理论指导作用。     

基于DSP的光纤布拉格光栅波长解调系统

波长解调技术是光纤布拉格光栅在温度、应变测量等领域应用的关键技术,提出并实现了一种基于可调谐Fabry-Perot滤波器的波长解调系统设计方案.系统使用扫描控制信号作用于可调谐Fabry-Perot滤波器,DSP对扫描控制电压和布拉格光栅的反射波峰进行采样与处理,通过标准具和参考光栅对Fabry-Perot滤波器进行标定,使用数字滤波提高了数据的稳定性和分辨率.实验表明,该系统的解调效果很好,在结构简单的基础上能取得较好的精度与分辨率.     

基于Labview和Matlab的心电信号分析系统设计

介绍了一种采用Labview和Matlab相结合设计心电信号分析仪的方法：利用Labview灵活的图形化编程工具设计前面板,利用Labview平台上Matlab调用节点调用小波变换等算法。应用该方法所设计的系统具备读取并显示心电信号文件、小波变换的滤波功能和测试ECG信号参数等功能,效果良好;系统实现简单,可扩展性强。