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光纤传感器相位解调技术


摘要：

本文介绍了相位调制型光纤传感器解调原理以及当前常用的解调方法,详细论述了
基于 3×3 耦合器的无源零差对称解调原理及基于 d)时,波形失真非常明显 1 因此在大信号情况下必
须对输出的干涉信号进行解调才能恢复原始信号的频率和振幅。

2 当前使用的软硬件解调技术 解调不仅是将相位差变化转化为干涉条纹变
化,其最终目的是从式(3)中解出原信号 p( t) 。解调技术是实现信号恢复的惟一方法,
也是相位调制型传感应用的关键和难点目前国内外的解调提取信号方法主要分为硬
件和软件两大类。 2. 1 硬件解调提取信号方法特点 硬件解调提取信号方法主
要是指完全依靠对电路和光路的设置或调制来实现相位解调的方法 1 按照信号光和
参考光频率差是否为零,将解调分为零差解调和外差解调方法。为了实现全光纤化检
测以及解决相移和振幅失配可能导致检测阈值降低的问题,目前通常采用零差解调
方法。当前比较成熟的解调技术,除无源零差解调法之外,还广泛采用交流相位跟踪零
差法( PTAC)和相位载波零差法( PGC)等有源零差解调法。比较而言,硬件解调的结构
比较复杂,系统制造周期长,成本较高。 2. 2 软件解调提取信号方法特点 软件
解调提取信号方法是指部分依靠 PC 机和软件实现解调的方法,其基本原理与硬件解
调相同。除去光电探测转换部分采用的电路和光路之外,信号的处理由微机实现 1 软
件方法省去了一般电路分析、制作、调试等步骤,不含有微分、相乘等易于引入噪声
的相关电路。目前已有采用 Turbo C 成功开发软件解调系统的先例。和硬件相比,软
件解调更加灵活,成本较低,开发周期短,易于调试。 2. 3 LABVIEW 软件的特点
LABVIEW 是美国 NI 公司开发的一种专门用于数据采集、分析与仪器控制的图形化
软件 1 基于该软件开发的虚拟仪器可通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的
融合为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量,控制能力结合在
一起 1LABVIEW 具有革命性的图形化开发环境,摒弃了传统开发工具的复杂性,为用
户提供强大功能的同时还充分保证了系统灵活性。


WE CHEW LASER ！3 实验研究 3. 1 实验系统原理 本系统使用 3×3 耦合器对称无源零差方
法对相位差进行解调。系统前端采用如图 1 所示的 3 ×3 对称无源零差解调结构。
根据干涉仪 3×3 耦合器 3 个相