1 引言

作為全光纖傳感器，相位調(diào)制傳感器是通過被測能量場的作用，使光纖內(nèi)傳播的光波相位發(fā)生變化，再利用干涉測量技術(shù)把相位變化轉(zhuǎn)化為光強變化，從而檢測出待測的物理量。它由敏感光纖和干涉儀完成相位—光強的轉(zhuǎn)換任務(wù)。

光纖干涉儀的基本結(jié)構(gòu)是由激光器發(fā)出的相干光經(jīng)3dB耦合器分為兩路，一路構(gòu)成光纖干涉儀的傳感臂，不接受信號調(diào)制。傳感臂中受到地震動信號調(diào)制的光信號經(jīng)過后端反射鏡反射后返回光纖耦合器，與參考臂中的光發(fā)生干涉，干涉的光信號經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，由信號處理就可以獲得的震動信息。

光通過干涉儀兩臂后發(fā)生干涉，探測器接受到的干涉光光強為

其中Ф0為兩臂光纖臂本身參數(shù)不對稱以及外界因素等原因造成的初始相位差， 為震動信號作用造成的相位差。

2 干涉型光纖傳感器工作原理

為了提高探測器的靈敏度，實現(xiàn)對震動信號的強度的線性測量，就必須解決初始相位Ф0的漂移問題。對這一問題，可以用相位產(chǎn)生載波(PGC)檢測法來解決。PGC調(diào)制解調(diào)分為外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制，外調(diào)制是通過調(diào)制干涉儀兩臂的光程差來實現(xiàn)，他需要在干涉儀中增加由PZT壓電陶瓷環(huán)和纏繞在它上面的光纖的相位調(diào)制器來實現(xiàn)。通過正弦信號作用于壓電陶瓷，光纖長度隨壓電陶瓷環(huán)直徑成正比變化，于是兩臂的產(chǎn)生兩臂的光程差別調(diào)制。 其外調(diào)制如圖1所示。

3 光電流信號中的正交調(diào)制分解

4 正交解調(diào)算法

圖2 光電流信號中 、 正交分量示意圖

5 結(jié)論

通過對正交解調(diào)方法原理的分析，可知測量的光強度公式可以分解成正交的正弦分量和余弦分量的組合，待測物理量所引起的對光強的影響可包含在著兩個分量中。在測量過程中，只要選擇合適的采樣點，并通過一定的組合計算，就可以分別得到只包含一個分量成分的結(jié)果，同時消除了直流因子。通過兩分量值之比可以方便求解出待測物理量的值，使整個解調(diào)過程簡單化，避免了常規(guī)的低通濾波的復(fù)雜性。但對于調(diào)制深度不是π，或者調(diào)制信號存在一定的初相位時，其處理過程需要做進一步的分析，并進行必要的校正。