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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
Ultra Low Frequency Phase Generated Carrier Demodulation Technique for Fiber Sensors

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文摘 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%
其他语种文摘 A high resolution ultra low frequency phase generated carrier(PGC) demodulation technique for interferometric fiber sensors is proposed. The differential cross multiplication(DCM) algorithm and the Arctangent algorithm of PGC technique are analyzed theoretically and simulated by computer for ultra low frequency demodulation. And the results show that an unnecessary random direct current(DC) drift is induced in the recovered signal of DCM-PGC, but it doesn′t exit in that of Arctangent-PGC.To demonstrate the conclusion,an optical fiber interferometer-based ultra low frequency sensing system is set up, and the comparable experiments of DCM-PGC and Arctangent-PGC are carried out. The experimental results show that only Arctangent-PGC can be used for ultra low frequency demodulation, for it avoids the problem of DC drift as DCM-PGC.At last the ultra low frequency demodulation system is achieved by Arctangent-PGC, and the testing results show that the system has the lowest frequency of 0.01 Hz,a minimum detectable phase shift of 4×10-4 rad/Hz,a dynamic range of 110 dB @ 1 Hz and a linearity of 99.99 %
来源 中国激光 ,2011,38(4):0405001-1-0405001-7 【核心库】
关键词 光纤光学 ; 光纤传感 ; 光纤干涉仪 ; 极低频 ; 相位生成载波
地址

中国科学院半导体研究所, 中国科学院光电系统实验室, 北京, 100083

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 0258-7025
学科 电子技术、通信技术;自动化技术、计算机技术
基金 国家自然科学基金 ;  国家863计划 ;  中国科学院知识创新工程青年人才领域前沿项目
文献收藏号 CSCD:4171434

参考文献 共 12 共1页

1.  刘育梁. 光纤地震波探测的研究进展. 激光与光电子学进展,2009,46(11):21-28 被引 11    
2.  Beverini N. Fiber laser strain sensor device. J. Opt. A: Pure Appl. Opt,2007,9(10):958-962 被引 1    
3.  Timothy T-Y Lam. A stabilized fiber laser for high-resolution low-frequency strain sensing. IEEE Sensors Journal,2009,9(8):983-986 被引 1    
4.  叶欣. 干涉型光纤传感器低频信号检测技术研究. 红外与激光工程,2010,39(5):845-848 被引 1    
5.  王泽锋. 一种用于干涉型光纤传感器动态相移测量的J-0-J-1法. 中国激光,2007,34(1):105-108 被引 9    
6.  倪明. 数字化PGC解调光纤水听器的动态范围. 激光与光电子学进展,2005,42(2):33-37 被引 16    
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9.  王利威. 干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究与改进. 光子学报,2009,38(4):766-769 被引 12    
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11.  王延. 基于相位载波解调法的多通道光纤激光传感系统相位一致性研究. 中国激光,2010,37(6):1542-1546 被引 2    
12.  Liwei Wang. The arctangent approach of digital PGC demodulation for optic interferometric sensors. SPIE.6292,2006:62921E 被引 3    
引证文献 12

1 张楠 干涉型光纤水听器数字化外差检测方法动态范围上限研究 光学学报,2011,31(8):0806011-1-0806011-7
被引 3

2 郭晶晶 基于直接相位解调的双光纤法布里-珀罗位移传感器 中国激光,2012,39(8):0805005-1-0805005-5
被引 3

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王林 0000-0002-6446-2592
李芳 0000-0001-8145-0529
刘育梁 0000-0003-1404-2239
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