干涉型光纤传感器相位的复合控制闭环解调方法的研究 (1)

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文干涉型光纤传感器相位的复合控制闭环解调方法的研究硕士研究生：廖为桂指导教师：温强副教授学科、专业：光学工程论文主审人：耿涛教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文干涉型光纤传感器相位的复合控制闭环解调方法的研究硕士研究生：廖为桂指导教师：温强副教授学位级别：工学硕士学科、专业：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisser

2、tationfortheDegreeofM.EngAResearchofOpticFiberInterferometerSensorPhaseHybridControlDemodulationSchemeCandidate:LiaoWeiguiSupervisor:A.Prof.WenQiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:OpticalEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamina

3、tion:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完

4、全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、

5、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要本文研究了具有复合控制结构的干涉型光纤传感器的相位闭环解调方法。干涉型光纤传感器是一种利用干涉测量技术把外界待测量的变化转化为干涉光相位变化的传感器。与传统的电学传感器相比，光纤振动传感器具有灵敏度高、动态范围大等诸多优点，因此在航天、航空及航海等领域都有着广泛的应用。本文在原来的相位生成载波（PGC）调制解调技术上引入闭环控制结构，提高了系统的稳定性，为了提高系统跟踪带宽，在反馈闭环结构的基础上又引入了前馈控制结构，提出了基于PGC的干涉型光纤传感器复合控制相

6、位解调方案。本文首先介绍了光纤传感器的发展概况和经典的相位解调方法，详细地说明了马赫曾德光纤传感器的工作原理和PGC解调算法的原理，对比了PGC-DCM和PGC-Arctan两种方法的异同。为了解决传统PGC解调方法易受调制深度漂移影响的问题，本文以马赫曾德光纤传感器为基础，结合闭环控制理论，构成了复合控制闭环解调系统，并设计了相应的光纤传感器结构。然后，基于Simulink平台，对传感系统的各个模块进行了建模，完成控制器参数校正等模型建立工作，对控制系统进行了时域分析和频域分析。最后，在调制深度漂移的情况下，仿真实验

7、证明了闭环解调系统具有更高的稳定性。另外，对单闭环和复合控制闭环解调系统进行对比仿真实验，仿真结果显示了复合控制闭环解调方案具有更高的测量带宽。仿真实验验证了本课题的理论猜想，并证明了本课题提出的光纤传感器相位解调方案的优势及可行性。关键词：光纤传感器；相位生成载波；闭环解调；复合控制ABSTRACTThispaperhadcompletedaresearchaboutthedemodulationalgorithmoffiberopticinterferometersensorwithhybridcontrolstr

8、ucture.Fiberopticinterferometersensorisakindofphasemodulatedsensorwhichtransfersthemeasureofenvironmentphysicalquantitiesintointerferometerlightphasevariation.Compare