光纤传感器pgc数字化解调实现研究

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1、《光纤传感器PGC数字化解调实现研究》——哈尔滨工程大学，2007,馊家年，硕士论文1.载波调制的意义：干涉仪输出光强I=A+Bcos（Ccos6y0t+^（r））（1）其中^（Z）=£）COS69VZ+^（Z）式（1）按Bessel函数展开得:人⑹+2E(-1)%(C)cos2)W人=1OOCOS外）-2Jt=o^21+1(C)COS(2/：+l)67()Zsin(p{f)（2），在式（2）可知：在输出信号中，当识（0=0吋信号巾只存在叫的偶数倍频项；当即满足正交条件时信号中只存在q：的命次倍频项。可以分解为频率为％的待检测信号和环境漂移共M引起的相位

2、变化：叭t）=Z）coscost+y/、t）（3）其中D为待检测信兮幅度，同样可得到sin炉⑴和cos识⑺的Bessel函数展开:cos识⑴=sin叭t}J0(D)+2£(4/72jD)cos2^/OO2^(-0^.(^)cos(2^1)^k=()OOcos^(z)cosy⑴+2Z(4)A々+1⑺)cos(21+1)叩A=0OO70(D)4-2^(-1)a72,(D)cos2^/k=sin^(r)式（4）,（5）;当吋，输出信号的频谱屮，偶（奇）数倍角频率⑺、（待测信号）出yxTT现在偶（奇）数倍角频率的两侧；当—时，频谱上偶（奇）数倍频角频率呎出现在

3、奇（偶）数倍州频率％的两侧，这些载在奇（偶）数倍角频率％的两侧的边帯频谱携带了所要研究的信号。它们或以叫的偶数倍频率，或以％的奇数倍频率为屮心。在未加载波调制前，当p（z）=/:；r（k=o、1、2...）时，cos识（r）=±l;^（z）=/：^+—（k=0,1、2...）时，cos识⑴=0。此吋干涉信号将发生消隐和畸变，待测信号将无法解调出來。根据上边的分析，加入载波信兮岣以后，即使出现或卜k+三也不会出现信兮的消隐或畸变现象，从而实现抗相位袞落，这就是进行载波调制的意义所在。1.PGC解调的数学分析图2.5PGC零差检测方案框图由图2.5可知，将幅

4、度分別为G、H角频率为％和2%的信号和丁•涉一定输出信号I进行混频，得到结果分别为：I-lGeoscosco^t+GBJ^(C)cosco^tcosp⑺+ookBGcos^(r)^(-l)J2k(C)[cos(2々+l)69(/+cos(2々-l)叫/]-(6)Jt=looBGsin识(’)X(-l/A)t+i(C)[cos(2々+2)690z+cos2々/y0’]k=012=1•Hcos2eo()t=HAcos2690r+HB70(C)cos269。，cos%(，)+6Hcos^(r)^(-l)J2k(C)[cos(2Z:+1)d?(/+cos2(A

5、:-l)-(7)k=ooBHs耐)2>1)%+1(C)[cos(2々+3)tyor+cos(2々-l)690r]A=()分别通过低通滤波器LPF1和LPF2后得到：-BGJ'(C)si呼⑺(8)-BHJ2(C)cos识(Z)(9)经过微分p的信号为：-BGJ,(C)^'(r)cos^(r)(10)S/"2(C)沖)sin识⑴(11)交叉相乘fi得到两项分别为：-B2GHJ}(C)72(C)^(r)sin2(p{t)(12)B2G//71(C)J2(C)^(Z)cosXz)(13)两路信号经差分放人器进行差分运算可得：B2GHJ}(C)J2(C)(pt

6、)如果足直接相减得：(C)72(C)^(z)冉经积分运算放大器后冇：B2GHJ,(C)J2(C)^(r)(15)将(3)代入(15)式得：B2GHJ(C)J2(C)[£>cos6V+y(，)](16)式(16)包含了待检测信号(幅度、频率)以及外环境所造成的相位扰动项(乂称为噪声项),P者通常悄况下是缓变信号，在某些悄况下可以通过商通滤波器滤去噪声项，就得到了待测的倌号£>COS69、Z，系统最后解调输出：DB2GHJ'(C)72(C)cos69^(18)为了减小输出结果对Bessel函数的依赖关系，适当的选择载波信号的幅度，使(C)J2(C)出现最大

7、峰值，这样的好处是当C值稍有变化时系统最后输出结果的幅值变化不大，此时有C«2.37mt/。经过一系列的信号处理过程待测信号被解调!II来，只是幅伉变化了一个系数B2GHJ,(C)J2(C)。备注：B2GHJ}(C)J2(C)[Z)cos^.z+^(z)],通过减上•一个合适的伉代替带通高通，在CCS中，通过观察相减后的出图來决定最后减去多大的值？？1.采样频率的确定3.1光纤干涉仪输出信号频谱结构根据香农定理，为使采样后脉冲序列的频谱发生混叠，采样频率必须大于等于原始信号中最高频率的二倍，这样j有可能通过理想的滤波器把原始信号不受损失的还原出来。香农定

8、理给出的是根据离散信兮恢S原來连续信号所要求的采样频率的下限。采样频率的大小由被