基于PGC光纤传感器的全数字化解调设计与分析 被引量：3

1

作者 朱俊 王强 +2 位作者 翟永军 沈海滨 谷小红 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第7期116-119,共4页

介绍了一种基于Mach-Zehnder和Sagnac混合干涉型分布式光纤传感器的相位产生载波(PGC)全数字化解调系统。针对GD32F103信号算法处理芯片,进行了PGC数字解调系统的设计,对系统性能进行了分析,最后与模拟解调效果进行了性能对比分析。实... 介绍了一种基于Mach-Zehnder和Sagnac混合干涉型分布式光纤传感器的相位产生载波(PGC)全数字化解调系统。针对GD32F103信号算法处理芯片,进行了PGC数字解调系统的设计,对系统性能进行了分析,最后与模拟解调效果进行了性能对比分析。实验待测信号为0~50 kHz,理想情况下管道泄漏点距离法拉第旋转镜距离为8 045 m,实际情况下距离为8 188.7 m,绝对误差为143.7 m,相对误差为1.75%。本数字系统具有良好的稳定性和较高的定位精度。 展开更多

关键词 分布式光纤 模拟解调 相位产生载波数字解调 泄漏点

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匹配型迈克尔逊干涉结构中PZT相位调制对PGC解调算法的影响 被引量：1

2

作者 王夏霄 刘旭 +2 位作者 于佳 王婷婷 马福 《激光杂志》 北大核心 2020年第3期17-20,共4页

通过对相位生成载波(PGC)解调算法的仿真以及参考大量相关文献,可以发现调制度C对PGC解调结果有着极其重要的影响。而调制度C的大小由压电陶瓷PZT(Piezoelectric Transducter)对光路实际产生的相位调制决定,因此,对PZT光相位调制器相位... 通过对相位生成载波(PGC)解调算法的仿真以及参考大量相关文献,可以发现调制度C对PGC解调结果有着极其重要的影响。而调制度C的大小由压电陶瓷PZT(Piezoelectric Transducter)对光路实际产生的相位调制决定,因此,对PZT光相位调制器相位调制常数的校准以及实际产生的相位调制计算很重要。其中对于光相位调制器相位调制常数的校准,可以根据PZT的特性,对PZT施加固定频率的三角波电压,观察干涉信号的变化。通过分析匹配型迈克尔逊干涉仪的PZT调制方式,给出计算调制度C的公式,并分析了调制方式对载波调制度大小和相位的影响,得出PZT对光路信号调制两次,与PZT的调制度两次叠加基本相等,但是会对载波基频增加一个固定的相位延迟,对调制解调算算法有影响,需计算其具体大小,在运算时消掉其影响。 展开更多

关键词 干涉仪 相位生成载波 pgc解调 压电陶瓷 载波相位延迟

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用于光纤干涉传感器的高稳定PGC解调技术 被引量：9

3

作者 肖文哲 程静 +3 位作者 张大伟 孔勇 叶华龙 何军 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期55-66,共12页

相位生成载波(PGC)解调技术具有高灵敏度、线性度好和动态范围广的优点,因此广泛应用于分布式光纤传感器中。本文提出了一种单路微分相除和微分自相乘的PGC(PGC-SDD-DSM)解调算法,该解调算法对载波相位调制深度和光强度干扰均不敏感。... 相位生成载波(PGC)解调技术具有高灵敏度、线性度好和动态范围广的优点,因此广泛应用于分布式光纤传感器中。本文提出了一种单路微分相除和微分自相乘的PGC(PGC-SDD-DSM)解调算法,该解调算法对载波相位调制深度和光强度干扰均不敏感。仿真实验显示,与PGC单路微分相除(PGC-SDD)解调算法、传统的PGC微分交叉相乘(PGC-DCM)和PGC反正切(PGC-Arctan)解调算法相比较,改进的PGC解调算法具有最佳的解调效果。将改进的PGC解调算法应用在光纤干涉传感器中,实验结果表明改进的解调算法能有效抑制光强和载波调制深度引起的失真。待测信号的频率为1 kHz,幅度值为2 rad,在引入1.5 rad的载波调制深度和0.7 rad的光强干扰深度时,实验系统中使用改进PGC解调算法的解调结果信纳比(SINAD)可以达到35.56 dB,与使用传统的PGC-DCM、PGCArctan和PGC-SDD解调算法相比较分别高出10.87 dB、24.19 dB和6.38 dB,同时系统的稳定性得到了提升。该技术有效地促进了光纤传感器领域的技术研究。 展开更多

关键词 光纤传感器 相位生成载波解调 相位调制深度

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干涉型光纤水听器PGC解调的DSP实现 被引量：6

4

作者 袁大岭 李平 张仁和 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第8期57-59,共3页

提出了基于数字信号处理器(DSP)系统的相位载波(PGC)解调的软硬件实现。针对PGC解调中混频信号与实际调制信号的频率偏差,在DSP系统实现中采用一路A/D转换器对调制信号进行同步采样,从而克服了频率偏差对解调结果的影响。结合TMS320C620... 提出了基于数字信号处理器(DSP)系统的相位载波(PGC)解调的软硬件实现。针对PGC解调中混频信号与实际调制信号的频率偏差,在DSP系统实现中采用一路A/D转换器对调制信号进行同步采样,从而克服了频率偏差对解调结果的影响。结合TMS320C6201的CPU结构和片内资源,对算法实现进行了并行优化,实现了系统的实时解调。实验表明:优化后算法的运算时间显著减少,DSP解调信号与参考信号的相关系数达到0.9。 展开更多

关键词 干涉型光纤水听器 相位载波 解调 数字信号处理器

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数字化相位载波解调方案在光纤水听器系统中的实现 被引量：20

5

作者 倪明 熊水东 +1 位作者 孟洲 张仁和 《应用声学》 CSCD 北大核心 2004年第6期5-11,共7页

本文分析了干涉型光纤水听器内调制相位载波(PGC)调制解调的原理,提出了PGC调制解调的全数字化方案,通过计算机仿真,并在光纤水听器系统中实现了PGC的数字化解调。实验室光纤水听器与标准水听器对比测试以及实际海况试验都证明,数字化PG... 本文分析了干涉型光纤水听器内调制相位载波(PGC)调制解调的原理,提出了PGC调制解调的全数字化方案,通过计算机仿真,并在光纤水听器系统中实现了PGC的数字化解调。实验室光纤水听器与标准水听器对比测试以及实际海况试验都证明,数字化PGC解调技术在光纤水听器系统的实现对水声信号的检测是有效的。 展开更多

关键词 调制解调 相位载波 解调技术 干涉型光纤水听器 数字化 对比测试 计算机仿真 pgc 系统 方案

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干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究与改进 被引量：19

6

作者 王利威 刘阳 +1 位作者 张敏 廖延彪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期766-769,共4页

对干涉型光纤传感器的相位生成载波解调技术进行了研究.对PGC算法进行了数学推导和仿真计算,对数字低通滤波器进行了详细分析,给出了其影响PGC解调性能的原因及数字滤波器的设计方法.讨论了传感器干涉光强对PGC算法输出结果的影响,提出... 对干涉型光纤传感器的相位生成载波解调技术进行了研究.对PGC算法进行了数学推导和仿真计算,对数字低通滤波器进行了详细分析,给出了其影响PGC解调性能的原因及数字滤波器的设计方法.讨论了传感器干涉光强对PGC算法输出结果的影响,提出了改进的PGC算法,该算法可以有效的实现自动增益控制,消除干涉光强漂移对解调的影响,并大大减小由干涉光强引入的系统噪音;还可以在有限阶数低通滤波器的情况下,极大的增加系统可解调的大信号幅度,提高系统动态范围12dB以上. 展开更多

关键词 干涉型光纤传感器 相位生成载波 数字化 滤波器 自动增益控制

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20Hz～10kHz光纤水听器相移灵敏度校准 被引量：8

7

作者 陈毅 张军 +1 位作者 张敏 王利威 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1686-1691,共6页

利用相位生成载波解调技术精确测量光纤水听器的光相移量,在20Hz～10kHz频率范围实现了光纤水听器探头相移灵敏度的校准.20Hz～1.25kHz频段采用驻波管比较法进行校准,1.25kHz～10kHz频段采用自由场脉冲比较法进行校准.利用本文建立的校... 利用相位生成载波解调技术精确测量光纤水听器的光相移量,在20Hz～10kHz频率范围实现了光纤水听器探头相移灵敏度的校准.20Hz～1.25kHz频段采用驻波管比较法进行校准,1.25kHz～10kHz频段采用自由场脉冲比较法进行校准.利用本文建立的校准系统,对TMD 35#光纤水听器的相移灵敏度进行校准,校准结果表明,两种方法测得的相移灵敏度具有很好的一致性,在1.25kHz频率点的相移灵敏度值偏差为0.8dB.不确定度分析表明,该校准系统的扩展不确定度(k=2)为0.9dB. 展开更多

关键词 校准 相移灵敏度 光纤水听器 相位生成载波

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基于基频混频的相位生成载波解调方法研究与改进 被引量：11

8

作者 张爱玲 王燕 +2 位作者 宫铭举 郝彬 王恺晗 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期86-91,共6页

对基频混频相位生成载波解调方法的局限性进行了研究与改进.在该方法的基础上,通过引入直流滤波器,滤除了直流成分的影响,使得改进后的算法克服了基频混频相位生成载波解调方法只适用于小信号的局限性;通过引入抗混叠滤波器,保留了有用... 对基频混频相位生成载波解调方法的局限性进行了研究与改进.在该方法的基础上,通过引入直流滤波器,滤除了直流成分的影响,使得改进后的算法克服了基频混频相位生成载波解调方法只适用于小信号的局限性;通过引入抗混叠滤波器,保留了有用频谱成分,进一步降低了采样频率.在采样频率一定时,最大限度地提高了系统可解调的动态范围上限,给出了实现改进后算法的硬件实现方案,并用Matlab及数字信号处理器软件开发代码调试器分别进行了仿真验证,证明了这种改进解调方案的可行性. 展开更多

关键词 相位生成载波 抗混叠滤波 数字信号处理器 代码调试器

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干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究 被引量：13

9

作者 荆振国 殷锴 +5 位作者 张敏 王立威 朱耀强 王子秋 王宏华 廖延彪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2024-2028,共5页

本文对消除干涉型光纤传感器信号偏振衰落的偏振分集接收PDR(Polarization Diversity Receiver)技术进行了理论分析.通过三态PDR方式,对输出的最大有效幅度信号进行选取,能够避免传输光偏振态变化导致干涉信号完全衰落的现象,使干涉信... 本文对消除干涉型光纤传感器信号偏振衰落的偏振分集接收PDR(Polarization Diversity Receiver)技术进行了理论分析.通过三态PDR方式,对输出的最大有效幅度信号进行选取,能够避免传输光偏振态变化导致干涉信号完全衰落的现象,使干涉信号有效幅度在一定范围内变化.采用基于反正切计算的相位生成载波PGC(Phase Generated Carrier)解调技术的相位测量结果不受由于偏振衰落导致干涉信号有效幅度变化的影响.提出结合三态PDR方式和基于反正切计算的PGC解调技术消除偏振衰落问题的影响,实现干涉型光纤传感器中相位信号的理想解调. 展开更多

关键词 干涉型光纤传感器 偏振衰落 偏振分集接收 相位生成载波

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基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计 被引量：6

10

作者 林巧 陈柳华 +1 位作者 李书 吴兴坤 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1179-1184,共6页

设计、研制了一种基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计。介绍了该加速度计的传感原理及弹性结构设计,并对其性能进行了实验测试。该加速度计用固定于圆网状弹性结构上的硅微反射镜与处理过的光纤端面构成光纤-镜面干涉腔来产生相位差随... 设计、研制了一种基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计。介绍了该加速度计的传感原理及弹性结构设计,并对其性能进行了实验测试。该加速度计用固定于圆网状弹性结构上的硅微反射镜与处理过的光纤端面构成光纤-镜面干涉腔来产生相位差随外界加速度改变的光干涉信号;采用相位生成载波技术通过对干涉信号的调制和解调实现对相位差的精确测定。应用工程软件Cosmosworks(Solidworks)对该加速度计弹性结构的灵敏度进行了理论分析,并与样机测试比较。结果表明,该光纤加速度计的灵敏度为63.2rad/g,共振频率为160Hz,分辨率为4μg而动态范围接近108,结果与理论分析符合得较好。该加速度计不仅结构简单,还集成了多维加速度计的优势。 展开更多

关键词 光纤加速度计 相位生成载波技术 灵敏度 分辨率

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基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器 被引量：11

11

作者 林巧 陈柳华 +1 位作者 李书 吴兴坤 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期251-254,共4页

设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号,用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相... 设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号,用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调,实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感器的相位干涉信号与光纤带弯曲曲率的关系,并与理论分析对比.结果表明该光纤弯曲传感器具有43.96 rad/m-1的灵敏度及0.004 m-1的高分辨率. 展开更多

关键词 光纤弯曲传感器 迈克尔逊干涉 相位生成载波技术 折射率匹配液

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基于同步载波提取的光纤传感器相位生成载波解调方法 被引量：5

12

作者 张毅 贾波 +2 位作者 许海燕 吴红艳 肖倩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1531-1535,共5页

利用3×3耦合器和法拉第旋转镜等光学元件,构造了一个基于迈克尔逊干涉系统的光纤振动传感器.使用外调制的方法对传输光进行相位生成载波调制,并将该光纤振动传感器应用于长距离的安全监测中.通过对该传感器的干涉输出信号进行贝塞... 利用3×3耦合器和法拉第旋转镜等光学元件,构造了一个基于迈克尔逊干涉系统的光纤振动传感器.使用外调制的方法对传输光进行相位生成载波调制,并将该光纤振动传感器应用于长距离的安全监测中.通过对该传感器的干涉输出信号进行贝塞尔展开分析,发现干涉输出信号中含有与外调制所使用的载波频率相同的信号成分.因此,使用一个中心频率为载波频率且通带很窄的带通滤波器,可以同步地提取载波信号.同步提取的载波信号用于干涉输出信号的相位生成载波被动零差解调,可以得到作用于光纤振动传感器上的外界振动信号.本文提出了从输出信号中同步提取载波的方法,通过理论推导得出了该方法的可行性,并且通过软件仿真和实验验证了该理论的正确性.文中还对提取的载波受低频信号干扰,造成其幅度不稳定的现象进行分析并提出了解决方法.研究表明,同步载波提取法适用于相位调制器与干涉信号输出端距离较远,相位生成载波解调需要的同源载波获取较困难的情况. 展开更多

关键词 光纤光学 分布式光纤传感器 同步载波提取 相位生成载波解调

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用于单芯光纤传感的特性相位生成载波技术 被引量：4

13

作者 肖倩 贾波 +1 位作者 吴媛 卞庞 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期36-42,共7页

在分布式单芯光纤振动传感系统中,采用相位生成载波调制解调技术,可以消减散射光寄生干涉的影响,提高测量距离。提出了一种与传统相位生成载波调制技术不同的特性调制解调技术,该技术在解调时无需参考信号,易于实现异地解调,突破了传统... 在分布式单芯光纤振动传感系统中,采用相位生成载波调制解调技术,可以消减散射光寄生干涉的影响,提高测量距离。提出了一种与传统相位生成载波调制技术不同的特性调制解调技术,该技术在解调时无需参考信号,易于实现异地解调,突破了传统相位生成载波技术因需要与载波同源的参考信号,而在远离调制端的干涉信号输出端难以进行解调的问题。该技术特别适用于长距离的分布式探测,具有很强的实用性。 展开更多

关键词 分布式光纤传感器 干涉 相位生成载波 单芯

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迈克尔逊干涉型光纤水听器研究与实现 被引量：4

14

作者 刘鹰 李玉深 +1 位作者 徐大伟 王奎民 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第11期30-32,共3页

设计了对偏振衰落不敏感的迈克尔逊干涉型光纤水听器,系统通过使用直接调制光源的相位载波零差检测方式实现了光纤水听器相位载波(PGC)解调,并给出了实验测试结果。由2个水听器组成水听器阵进行了水池实验,结果显示:该干涉型光纤水听器... 设计了对偏振衰落不敏感的迈克尔逊干涉型光纤水听器,系统通过使用直接调制光源的相位载波零差检测方式实现了光纤水听器相位载波(PGC)解调,并给出了实验测试结果。由2个水听器组成水听器阵进行了水池实验,结果显示:该干涉型光纤水听器有明显的指向性,具有一定的潜在实际应用前景。 展开更多

关键词 干涉型光纤水听器 相位载波解调 偏振衰落

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光纤水听器信号相位载波解调的集群实现

15

作者 周江涛 梁迅 +1 位作者 熊水东 倪明 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第8期23-25,共3页

光纤水听器信号的PGC解调算法是一个较为复杂的过程,随着光纤水听器向大规模阵列方向发展,对信号传输及处理容量提出了越来越高的要求。在LINUX系统中搭建了一个由3台计算机组成的小型集群,并将集群运算应用于光纤水听器信号PGC解调,实... 光纤水听器信号的PGC解调算法是一个较为复杂的过程,随着光纤水听器向大规模阵列方向发展,对信号传输及处理容量提出了越来越高的要求。在LINUX系统中搭建了一个由3台计算机组成的小型集群,并将集群运算应用于光纤水听器信号PGC解调,实验结果表明:该集群系统的性能是单台计算机性能的2倍多,大大提高了信号的处理速度,是未来大规模光纤水听器信号处理的重要选择方案之一。 展开更多

关键词 光纤水听器 pgc解调 集群

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采用相位调制方法的光纤干涉仪 被引量：6

16

作者 倪畅 张鸣 朱煜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期820-826,共7页

为了实现小巧紧凑且使用灵活的大量程位移测量,提出了一种采用相位调制方法的光纤干涉仪。首先,介绍相位调制方法,分析内调制与外调制的特点,指出由于内调制的局限性,外调制更适于较大量程的位移测量。然后,用数学推导和MATLAB仿真对已... 为了实现小巧紧凑且使用灵活的大量程位移测量,提出了一种采用相位调制方法的光纤干涉仪。首先,介绍相位调制方法,分析内调制与外调制的特点,指出由于内调制的局限性,外调制更适于较大量程的位移测量。然后,用数学推导和MATLAB仿真对已有的位移解算算法中的反正切法与微分交叉相乘法进行分析,证明在毫米级量程的位移测量中反正切法优于微分交叉相乘法。最后,搭建了采用相位调制方法的光纤干涉仪,并进行了实验验证。实验结果表明:相比于微分交叉相乘法,反正切法更适用于毫米级以上量程的位移测量,基于相位调制的光纤干涉仪在毫米级步进运动中的相对误差最大为255.21nm,标准差为78.56nm,基本满足高精度大量程的位移测量需求。 展开更多

关键词 光纤干涉仪 相位调制方法 相位调制 位移解算 反正切法

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干涉型光纤水听器相位载波解调技术 被引量：9

17

作者 李玉深 周波 李绪友 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第2期14-17,20,共5页

通过数学推导和仿真分析,对直接调制光源产生相位载波的马赫-曾德尔(Mach Zehnder)干涉型光纤水听器调制解调技术进行了研究。提出了不能通过干涉信号的峰值或峰峰值检测来控制自动增益控制(AGC)电路增益的方法消除偏振衰落对输出信号... 通过数学推导和仿真分析,对直接调制光源产生相位载波的马赫-曾德尔(Mach Zehnder)干涉型光纤水听器调制解调技术进行了研究。提出了不能通过干涉信号的峰值或峰峰值检测来控制自动增益控制(AGC)电路增益的方法消除偏振衰落对输出信号的影响。在这一思想的指导下完成了光纤水听器相位载波(PGC)解调电路的设计,给出了实验测试结果。 展开更多

关键词 干涉型光纤水听器 相位载波 解调技术 信号检测 系统仿真

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