基于双可调谐激光器的光纤声振动解调方法的研究

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1、基于双可调谐激光器的光纤声振动解调方法的研究ResearchofOpticalFiberAcousticVibrationSensingDemodulationMethodBasedonDualTunableLasers学科专业：光学工程研究生：樊茁指导教师：江俊峰教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要光纤声振动法布里-珀罗（F-P）传感器具有灵敏度高、结构紧凑、能够抵抗电磁干扰等优点，使其在航空、航天等领域有着广泛的应用和发展前景。本文针对具有高灵敏度的膜片式光纤声振动法布里-珀罗传感器的解调方法展开研究，提出了基于双可调谐激光器的光纤声振动解调方法。本文

2、完成的主要工作内容如下：1.对光纤声振动传感器及其解调方法的研究现状进行了综述。详细论述了干涉信号的正交相位解调方法。理论分析并确定了正交相位解调中工作波长的选择依据，分析了法珀微腔的损耗影响，计算了解调系统的传感器法珀微腔初始腔长范围。2.仿真分析了初始腔长漂移对信号解调的影响并进行了实验验证，实验中通过改变温度模拟实现初始腔长0~2.2μm的漂移，对比分析了传统干涉强度直接解调法和正交相位解调法，实验结果显示正交相位解调法解调出的信号幅值相对变化小于5.3%，比传统干涉强度直接解调法信号幅值稳定性提高了12.4倍，实现了光纤声振动传感器在宽的温度变化范围下稳定的解调性能。

3、3.针对传感器法珀微腔制作时的初始腔长离散较大的问题，提出了正交相位解调的波长调谐补偿方法。该方法允许传感器初始腔长覆盖范围为55μm~130μm，解调信号幅值相对变化小于4.9%，增强了解调系统对传感器参数变化的适应能力。关键词：光纤声振动传感；光纤法布里-珀罗腔；波长调谐；相位解调ABSTRACTWithhighsensitivity,compactstructureandexcellentimmunitytoelectromagneticinterference,fiberacousticvibrationFabry-Perotsensorcanbeusedwidely

4、inaviation,aerospaceandotherfields.Italsohasbroadprospectsfordevelopmentandapplicationvalue.Inthispaper,thedemodulationmethodforfiberacousticvibrationFabry-PerotsensorwhichisakindofhighsensitivitysensorisstudiedandtheopticalfiberFabry-Perotacousticvibrationsensingdemodulationmethodbasedondu

5、altunablelasersisprovided.Themajorworkofthepaperisasfollows:1.Theresearchwascarriedoutonexistingopticfiberacousticvibrationsensoranditsdemodulationmethod.Theprincipleofquadraturephasedemodulationwhichisusedforinterferencesignalisdiscussedindetail.Howtoselecttheworkingwavelengthofthequadratu

6、rephasedemodulationisdecidedbytheoreticalanalyzed.WestudiedthecouplinglossoftheFabry-Perotcavityandcalculatedtherangeofinitialcavitylengthwhichcanbewellfitforthedemodulationsystemconsideringthequardraturesignalbuildingtheory.2.Theinfluenceofinitialcavitylengthdriftonsignaldemodulationisstud

7、iedbysimulationandexperiment.Initialcavitylengthdriftof0~2.2μmisachievedbychangingtemperatureandinthiscasetraditionalinterferenceintensitydirectdemodulationmethodandquadraturephasedemodulationmethodarecomparedandanalyzed:relativechangeofdemodulationsigna