[發明專利]一種相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法

有效

• 申請號: 201610815312.7
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106289053B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 溫強;袁鵬程;廖為桂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于光學干涉測量技術領域，涉及了一種相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法。本發明干涉信號經過光電轉換和模數轉換后分別輸入至1號和2號混頻器，1號和2號混頻器的混頻信號分別為cosω₀和cos2ω₀，其中ω₀為干涉儀相位載波頻率，1號混頻器的輸出信號送入低通濾波器，濾波器的輸出作為誤差信號送給PI控制器，2號混頻器輸出信號經低通濾波器后作為誤差信號送給D控制器。充分利用了干涉信號的載波分量，并以正交合成的形式構造相位跟蹤誤差信號，實現閉環測量，提高了解調算法的分辨率和相位跟蹤的快速性，閉環結構能夠保證相位解調的長期穩定性、并降低了解調精度對激光器和光電轉換等元件的精度性能和穩定性的要求等。

技術領域

本發明屬于光學干涉測量技術領域，涉及了一種相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法。

背景技術

光學傳感器具有抗電磁干擾、分辨率高等優點，而光學干涉型傳感器在動態范圍、靈敏度、體積、重量等方面更有優勢，因此成為光學傳感器的重要主城部分，如光纖加速度計、光纖水聽器等，動態范圍可達140dB。廣泛應用于導航、空間及海洋探測、地球物理研究等許多領域。在干涉信號的相位解調技術方面主要有被動零差檢測法、主動零差檢測法、外差檢測法、合成外差檢測法等。其中3X3耦合器干涉法(ITT)和相位生成載波法(PGC)是目前應用較多的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在相位載波型光學干涉儀上引入了正交合成閉環反饋機制，實現了靈敏度更高的相位閉環解調的相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明干涉信號經過光電轉換和模數轉換后分別輸入至1號和2號混頻器，1號和2號混頻器的混頻信號分別為cosω₀和cos2ω₀，其中ω₀為干涉儀相位載波頻率，1號混頻器的輸出信號送入低通濾波器，濾波器的輸出作為誤差信號送給PI控制器，2號混頻器輸出信號經低通濾波器后作為誤差信號送給D控制器，將上述兩個控制器的輸出并聯，以負反饋方式輸入給相位調制器，相位調制器在干涉光路中產生補償相位，負反饋機制最終將導致閉環系統的誤差信號趨于零，即補償相位等于被測相位，所以控制器的輸出信號對應于被測的相位信號，干涉相位信號得到解調

本發明的有益效果在于：充分利用了干涉信號的載波分量，并以正交合成的形式構造相位跟蹤誤差信號，實現閉環測量，提高了解調算法的分辨率和相位跟蹤的快速性，閉環結構能夠保證相位解調的長期穩定性、并降低了解調精度對激光器和光電轉換等元件的精度性能和穩定性的要求等。

附圖說明

圖1為相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法的流程圖。

圖2為相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法的實驗裝置圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。

本發明屬于光學干涉測量技術領域，涉及了一種相位載波激光干涉信號的閉環解調方法。本發明提供了相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法，主要包括，干涉信號經兩組并行的混頻器、低通濾波器，分別得到誤差信號和含有誤差信號余弦值的信號，利用這兩個信號合成誤差信號，構造控制器，利用該控制器進行閉環相位跟蹤，實現相位解調。

相位載波激光干涉信號正交合成式閉環解調方法，

干涉信號經光電探測之后表示為：

其中：I₁,I₂分別為兩束干涉光光強，A為干涉后光強的直流分量，B為干涉后光強的交流分量，為干涉相位變化值，表達式為：