航空光纖壓力偏振低相干干涉解調的理論與方法研究

1、航空光纖壓力偏振低相干干涉解調的理論與方法研究航空光纖壓力偏振低相干干涉解調的理論與方法研究ResearchonDemodulationTheyAlgithmofOpticalFiberPressureSensingBasedonPolarizedLowcoherenceInterferometryfAviationApplication一級學科：光學工程學科專業(yè)：光學工程作者姓名：王雙指導教師：劉鐵根教授天津大學精密儀器與光電子工程學

2、院二零一四年六月萬方數(shù)據(jù)中文摘要中文摘要光纖法珀壓力傳感器具有體積小、重量輕、測量靈敏度高、抗電磁干擾能力強等諸多優(yōu)點，將光纖法珀壓力傳感器與低相干干涉解調技術相結合，非常適用于航空高精度壓力傳感領域。本文首先針對航空陣列型大氣壓力傳感對解調速度的要求，提出一種具有較高精度的快速解調方法，其次研究了解調系統(tǒng)位置相關色散對干涉圖樣和相位信息的影響，在此基礎上，分別利用空間域和空間頻率域的信息，提出兩種基于色散補償?shù)母呔冉庹{方法，并進行了

3、實驗驗證，獲得了高效、穩(wěn)定的解調性能。本文的主要工作如下：1、針對航空陣列型大氣壓力傳感對解調速度的要求，研究了用于陣列型光纖壓力傳感的快速偏振低相干干涉解調方法，該方法與使用經(jīng)驗參數(shù)的傳統(tǒng)空間頻域分析法相比，解調精度相當，但運算速度提高10倍，能夠滿足多通道傳感解調和嵌入式系統(tǒng)計算的要求。2、對解調系統(tǒng)中位置相關色散對干涉圖樣的影響進行研究，建立了位置相關色散在空間域中的理論模型，在此基礎上提出了一種基于干涉圖樣的色散補償解調方法，通

4、過綜合利用位置相關色散特性和包絡峰值信息實現(xiàn)了低相干干涉信號解調，其解調精度比傳統(tǒng)的包絡峰值法提高近17倍。該方法具有解調原理簡單、解調精度高的優(yōu)點，但計算量相對較大。3、對解調系統(tǒng)中位置相關色散對相位信息的影響進行研究，建立了位置相關色散在空間頻域中的理論模型，提出了一種基于空間頻域非線性效應的色散補償解調方法，能夠有效避免傳統(tǒng)空間頻域分析法由位置相關色散影響導致的階躍誤差，其解調精度比傳統(tǒng)的包絡峰值法提高了13倍。該方法具有適用于任

5、意譜形寬帶光源的優(yōu)點，計算量比基于干涉圖樣的色散補償法減少一半。4、實驗研究了信噪比和溫度對解調系統(tǒng)性能的影響。實驗結果表明系統(tǒng)解調精度在信噪比17.5dB處變化趨勢發(fā)生顯著改變，信噪比高于該值時解調精度保持較高水平，反之系統(tǒng)解調精度則迅速惡化，系統(tǒng)分辨率隨信噪比升高而增強；解調得到的法珀腔長隨解調系統(tǒng)所處環(huán)境溫度升高而增大，其偏移量與溫度和初始腔長有關，解調系統(tǒng)溫度響應系數(shù)在0.461~1.919nm℃范圍內。關鍵詞：關鍵詞：光纖法珀