基于軟件解調(diào)方法的干涉型光纖傳感器信號(hào)處理研究.pdf

1、干涉型光纖磁場(chǎng)傳感器涉及光電子學(xué)、材料學(xué)、信號(hào)處理、加工工藝等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。由于干涉型光纖磁場(chǎng)傳感器具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Γ钱?dāng)今磁場(chǎng)傳感器技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門方向。干涉型光纖微弱磁場(chǎng)傳感探頭的靈敏度很高，因此對(duì)信號(hào)處理模塊提出了相應(yīng)的要求。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的信號(hào)處理模塊應(yīng)該能很好地還原傳感器探頭所探測(cè)到的信號(hào)，并較少地引入噪聲。由于系統(tǒng)噪聲對(duì)傳感器輸出光信號(hào)會(huì)產(chǎn)生相位漂移，所以如

2、何抑制系統(tǒng)噪聲是信號(hào)檢測(cè)的關(guān)鍵所在。干涉型光纖磁場(chǎng)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(cè)器噪聲等本底噪聲。 本文分析和評(píng)估了這些噪聲的來源及對(duì)輸出信號(hào)相位影響的機(jī)理。其中，光纖熱噪聲、散射噪聲是傳感系統(tǒng)中對(duì)靈敏度（即最小可測(cè)相位）影響最大的起伏噪聲，提出了基于自適應(yīng)譜線增強(qiáng)技術(shù)的濾波方案，對(duì)干涉型磁場(chǎng)傳感探頭現(xiàn)場(chǎng)獲得的差分輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，將采樣數(shù)據(jù)通過自適應(yīng)譜線增強(qiáng)器濾波，利用波形中的

3、三個(gè)相位點(diǎn)確定直流、基波、二次諧波分量等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)磁場(chǎng)信號(hào)的軟件解調(diào)。由于自適應(yīng)譜線增強(qiáng)技術(shù)是一個(gè)通過時(shí)間延遲和多次迭代實(shí)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(shí)，在頻域上，它是一個(gè)帶寬可調(diào)的窄帶濾波，可以動(dòng)態(tài)跟蹤光纖傳感器諧振工作點(diǎn)，克服了硬件實(shí)現(xiàn)中帶通濾波器中心頻率受限的弱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，自適應(yīng)譜線增強(qiáng)器模塊對(duì)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(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，解調(diào)線性