F-P腔傳感瞬態(tài)相位速變解調(diào)技術(shù)的研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器也越來越多的替代傳統(tǒng)傳感器，在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，光纖傳感解調(diào)技術(shù)的研究顯得尤為重要。如在水下爆炸產(chǎn)生的沖擊波的檢測的具體應(yīng)用中，傳統(tǒng)的壓電陶瓷傳感器無法精確復(fù)現(xiàn)沖擊波信號。而體積小，抗電磁干擾能力強(qiáng)的光纖F-P腔傳感器是實(shí)現(xiàn)水下沖擊波測量的最佳選擇。對F-P腔傳感器的調(diào)制信息的解調(diào)大多依賴于對F-P腔腔長的解調(diào)。為實(shí)現(xiàn)光纖F-P腔傳感器腔長的解調(diào)，各種解調(diào)方案相繼被提出。常見的解調(diào)方法有強(qiáng)度解調(diào)，

2、傅里葉變換，條紋計(jì)數(shù)，峰值跟蹤法等。他們各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但是在測量沖擊波的具體應(yīng)用中，這些方法都有自己的局限性。本文主要針對F-P腔測量瞬態(tài)速變信號的這個(gè)應(yīng)用中研究其解調(diào)技術(shù)。
　　本文首先介紹了F-P腔傳感原理和三波長解調(diào)方案，這種解調(diào)算法是基于雙光束干涉的理論，選取三個(gè)不同波長的激光作為光源激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)對輸出干涉信號的相位解調(diào)。用軟件仿真模擬沖擊波信號，并用三波長解調(diào)原理解調(diào)其調(diào)制信號。驗(yàn)證三波長解調(diào)的正確性。軟件仿真結(jié)果顯示

3、，解調(diào)出來的相位信息與調(diào)制的相位信息之間具有良好的線性性，適用于解調(diào)快速變化的信號。
　　根據(jù)三波長解調(diào)對光源和光電檢測的要求設(shè)計(jì)硬件電路。光源部分，針對解調(diào)系統(tǒng)對光源穩(wěn)定性的要求設(shè)計(jì)了自動(dòng)功率控制電路使其功率穩(wěn)定和自動(dòng)溫度控制電路使激光器輸出光的波長穩(wěn)定。同時(shí)將過流保護(hù)和溫控保護(hù)考慮其中，更好的保證了激光器能長期穩(wěn)定的工作。光電檢測部分，噪聲和響應(yīng)速度是主要影響光電檢測性能的兩個(gè)因素，基于此，設(shè)計(jì)了光伏模式的互阻放大電路。

4、>　　最后，對各硬件電路設(shè)置合理的參數(shù)，使得各個(gè)分立部分能滿足整體性能的要求。光源功率波動(dòng)范圍是0.1mW，光源波長波動(dòng)范圍只有0.03nm。其引起的噪聲相位是0.019rad，對應(yīng)噪聲壓強(qiáng)是0.14MPa。對于峰值壓強(qiáng)50MPa的待測的沖擊波，其噪聲在可接受的范圍內(nèi)。然后選擇合適的F-P腔，搭建傳感系統(tǒng)對其進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。靜態(tài)標(biāo)定的結(jié)果是，其線性度達(dá)到線性度為0.9938，靈敏度為-0.1228MPa/rad。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明