干涉型光纖傳感器的正交解調算法分析

1 引言

作為全光纖傳感器，相位調制傳感器是通過(guò)被測能量場(chǎng)的作用，使光纖內傳播的光波相位發(fā)生變化，再利用干涉測量技術(shù)把相位變化轉化為光強變化，從而檢測出待測的物理量。它由敏感光纖和干涉儀完成相位—光強的轉換任務(wù)。

光纖干涉儀的基本結構是由激光器發(fā)出的相干光經(jīng)3dB耦合器分為兩路，一路構成光纖干涉儀的傳感臂，不接受信號調制。傳感臂中受到地震動(dòng)信號調制的光信號經(jīng)過(guò)后端反射鏡反射后返回光纖耦合器，與參考臂中的光發(fā)生干涉，干涉的光信號經(jīng)光電探測器轉換為電信號，由信號處理就可以獲得的震動(dòng)信息。

光通過(guò)干涉儀兩臂后發(fā)生干涉，探測器接受到的干涉光光強為

其中Ф0為兩臂光纖臂本身參數不對稱(chēng)以及外界因素等原因造成的初始相位差， 為震動(dòng)信號作用造成的相位差。

2 干涉型光纖傳感器工作原理

為了提高探測器的靈敏度，實(shí)現對震動(dòng)信號的強度的線(xiàn)性測量，就必須解決初始相位Ф0的漂移問(wèn)題。對這一問(wèn)題，可以用相位產(chǎn)生載波(PGC)檢測法來(lái)解決。PGC調制解調分為外調制和內調制，外調制是通過(guò)調制干涉儀兩臂的光程差來(lái)實(shí)現，他需要在干涉儀中增加由PZT壓電陶瓷環(huán)和纏繞在它上面的光纖的相位調制器來(lái)實(shí)現。通過(guò)正弦信號作用于壓電陶瓷，光纖長(cháng)度隨壓電陶瓷環(huán)直徑成正比變化，于是兩臂的產(chǎn)生兩臂的光程差別調制。 其外調制如圖1所示。

3 光電流信號中的正交調制分解