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被測能量場的作用，使光纖內傳播的光波相位發生變化，再利用干涉測量技術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。

光纖干涉儀的基本結構是由激光器發出的相干光經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信號調制的光信號經過后端反射鏡反射后返回光纖耦合器，與參考臂中的光發生干涉，干涉的光信號經光電探測器轉換為電信號，由信號處理就可以獲得的震動信息。

光通過干涉儀兩臂后發生干涉，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以及外界因素等原因造成的初始相位差， 為震動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，實現對震動信號的強度的線性測量，就必須解決初始相位Ф0的漂移問題。對這一問題，可以用相位產生載波(PGC)檢測法來解決。PGC調制解調分為外調制和內調制，外調制是通過調制干涉儀兩臂的光程差來實現，他需要在干涉儀中增加由PZT壓電陶瓷環和纏繞在它上面的光纖的相位調制器來實現。通過正弦信號作用于壓電陶瓷，光纖長度隨壓電陶瓷環直徑成正比變化，于是兩臂的產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