[發明專利]一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置及解調方法

有效

• 申請號: 201410218701.2
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103954310A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 姚瓊;熊水東;曹春燕;梁迅;羅洪;楊華勇;孟洲
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 李振

1.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，由激光器(1)、相位調制器(2)、強度調制器(3)、驅動信號源(4)、干涉型光纖傳感器(5)、光電轉換器(6)、數字信號處理機(7)組成；激光器(1)發出的光經過光纖傳輸入相位調制器(2)的輸入端口，在相位調制器(2)中進行臺階波相位調制后形成光信號，從相位調制器(2)的輸出端口輸出；相位調制器(2)的輸出端口通過光纖連接強度調制器(3)的輸入端口，光信號從強度調制器(3)的輸入端口輸入，在強度調制器(3)內經脈沖強度調制后產生光脈沖對，從強度調制器(3)的輸出端口輸出；驅動信號源(4)兩個輸出端口分別連接相位調制器(2)和強度調制器(3)的驅動信號輸入端口，提供相位調制器(2)和強度調制器(3)的驅動電信號；強度調制器(3)的輸出端口通過光纖與干涉型光纖傳感器(5)的輸入端口連接，光脈沖對從干涉型光纖傳感器(5)的輸入端口輸入，在干涉型光纖傳感器(5)內形成干涉，產生的干涉光信號從干涉型光纖傳感器(5)的輸出端口輸出；干涉型光纖傳感器(5)的輸出端口通過光纖與光電轉換器(6)的輸入端口連接，干涉光信號從光電轉換器(6)的輸入端口輸入，在光電轉換器(6)內進行光電轉換后完成數字采樣，形成采樣數字信號，從光電轉換器(6)的輸出端口輸出；光電轉換器(6)輸出端口通過電纜連接數字信號處理機(7)的輸入端口，采樣數字信號從數字信號處理機(7)的輸入端口輸入，依次通過數據預處理模塊(71)、正交信號提取模塊(72)、正交信號解調模塊(73)完成解調算法后，獲得被測相位信息，最后通過數據輸出模塊(74)輸出，其特征在于：所述干涉型光纖傳感器(5)采用非平衡結構，其兩個光纖臂存在一定的臂差L，兩臂輸出光信號之間產生延時，設計干涉型光纖傳感器的臂差L，使得延時時間τ等于輸入光脈沖對中兩個光脈沖之間的時間差T_p，即τ＝T_p。

2.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的激光器(1)為窄線寬激光器，如光纖激光器、半導體激光器或固體激光器。

3.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的相位調制器(2)為高速波導電光相位調制器，用于實現對激光器(1)輸出光信號的臺階波相位調制。

4.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的強度調制器(3)為聲光調制器、電光開光或電光強度調制器，用于實現相位調制器(2)輸出光信號的脈沖強度調制，產生光脈沖對。

5.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的驅動信號源(4)為雙通道信號發生器，用于提供相位調制器(2)和強度調制器(3)的驅動電信號，雙通道的驅動電信號之間可實現時間同步控制。

6.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的干涉型光纖傳感器(5)為反射式邁克爾遜光纖干涉儀或透射式馬赫-曾德光纖干涉儀。

7.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的光電轉換器(6)為光電信號轉換裝置，包括光電探測器、前置放大器和模數轉換器，將干涉型光纖傳感器(5)輸出的光脈沖信號轉換為電信號，并將電信號進行數字采樣，獲得采樣數字信號。

8.一種干涉型光纖傳感器的大動態信號解調裝置，其特征在于：所述的數字信號處理機(7)為數字信號處理裝置，如FPGA、DSP或計算機，包括數據預處理模塊(71)、正交信號提取模塊(72)、正交信號解調模塊(73)和數據輸出模塊(74)，用于完成大動態信號解調算法。