基于軟件解調方法的干涉型光纖傳感器信號處理研究.pdf

1、干涉型光纖磁場傳感器涉及光電子學、材料學、信號處理、加工工藝等多個學科領域。由于干涉型光纖磁場傳感器具有靈敏度高、動態(tài)范圍大、抗干擾能力強、成本低等優(yōu)點，有廣泛的應用前景和發(fā)展?jié)摿?，是當今磁場傳感器技術研究領域的一個熱門方向。干涉型光纖微弱磁場傳感探頭的靈敏度很高，因此對信號處理模塊提出了相應的要求。一個設計良好的信號處理模塊應該能很好地還原傳感器探頭所探測到的信號，并較少地引入噪聲。由于系統(tǒng)噪聲對傳感器輸出光信號會產生相位漂移，所以如

2、何抑制系統(tǒng)噪聲是信號檢測的關鍵所在。干涉型光纖磁場傳感器的系統(tǒng)噪聲包括外界環(huán)境引入噪聲和光源噪聲、光纖熱噪聲、散彈噪聲以及光電探測器噪聲等本底噪聲。 本文分析和評估了這些噪聲的來源及對輸出信號相位影響的機理。其中，光纖熱噪聲、散射噪聲是傳感系統(tǒng)中對靈敏度（即最小可測相位）影響最大的起伏噪聲，提出了基于自適應譜線增強技術的濾波方案，對干涉型磁場傳感探頭現(xiàn)場獲得的差分輸出信號進行采樣，將采樣數據通過自適應譜線增強器濾波，利用波形中的

3、三個相位點確定直流、基波、二次諧波分量等參數，實現(xiàn)被測磁場信號的軟件解調。由于自適應譜線增強技術是一個通過時間延遲和多次迭代實現(xiàn)噪聲濾除的方法，可以有效濾除光纖熱噪聲和散彈噪聲等系統(tǒng)寬帶白噪聲。同時，在頻域上，它是一個帶寬可調的窄帶濾波，可以動態(tài)跟蹤光纖傳感器諧振工作點，克服了硬件實現(xiàn)中帶通濾波器中心頻率受限的弱點。實驗表明，自適應譜線增強器模塊對系統(tǒng)本底噪聲有很好的抑制作用，與未采用該模塊相比，減少了13dB。同時，我們發(fā)現(xiàn)，解調線性