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《光纤分布式传感器抗偏振衰落技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2013年第4期声学与电子工程总第112期光纤分布式传感器抗偏振衰落技术研究陆曼张自丽(第七一五研究所，杭州，310012)摘要对光纤分布式传感器的三态偏振分集检测方法进行了理论分析，提出将输出信号经过偏振膜产生三态并平方和相加的处理方式，实现了系统抗偏振衰落。进一步分析，在信号处理后续增加自动增益控制设计，得到较为稳定的检测信号幅度。仿真结果验证了理论推导的可行性，并分析了C值波动对系统性能的影响。关键词光纤分布式；光纤光栅；抗偏振衰落；分集检测；自动增益控制分布式光纤传感技术是利用光纤同时作为传能同时为零，采用相应叠加处理可抑制幅度随机波感元件和信号传输载体，其工作原理是通过检测光动。在后
2、续处理中加入自动增益控制处理，能够得到一个较为稳定的输出。纤中反向散射(或反射)引起的强度、频率、偏振假设PD输出各自的偏振态是任意的，偏振态态、相位等的变化，实现对传感器实时检测。与基没有关联。从普适情况出发，设信号臂和参考臂的于干涉型光纤水听器的全光纤阵列相比，其内部无脉冲光电矢量E和E均为椭圆偏振态，方位角和分立光学器件，降低了阵列的复杂性。在光路结构椭率角分别为、占和Or、占的椭圆偏振态，其中，由于光纤不均匀等因素的影响，由低双折射光纤构成的光路都会引入传输光偏振态的随机变化，琼斯矢量p表示为：从而导致输出干涉条纹可见度下降，对还原传感信号产生不利影响。[乏]=eXpc[二萋耋]在光纤
3、传感技术中，抗偏振衰落有多种方法[1-3]。目前在干涉型光纤水听器光路结构中，一般采用法拉第旋镜作为端面反射镜来抑制偏振衰落。在]=ej)『嚣≥]分布式光纤传感阵列中，法拉第旋镜被光纤光栅所替代。本文提出采用三态偏振分集检测的方法来抑制分布式光纤传感器的随机偏振衰落。这一思想的其中和E分别是矢量和巨的振幅，和提出最早可追溯到1984年l4J。本文对此方法进行了分别是矢量和巨的相位。设两臂的干涉信号通理论推导和分析，提出三态信号平方相加，后续结过与X轴夹角为0的PD探头，检偏角矩阵形式合自动增益控制算法的信号处理方式来消除信号_．厂，c0s、幅度波动。EdJ’光强输出：l三态偏振分集检测原理与分
4、析，=l·+，．I=三态偏振分集检测原理如图1所示。将干涉仪[(Esx)(cos0)(Egrx)·(cos0)]×(2)·输出的光脉冲干涉信号通过透镜扩束成强度均匀sirl67sir1f9，的3束光，各自通过检偏角相差60。的3个偏振膜，[(Egsx)(cos0E~x)·(cos0分别被3个光电探头(PD)接收，光电探测模块内·)]sir1f9sir1f9，的光路、电路设计可以保持测试得到的信号同步。提取式(2)中的干涉项：PDIt=rxEs：’EsxEr：)cos0+(+)sin+一Es：+EEsx+EE+EEsn0cos0图l三态偏振分集检测原理图令=一为干涉仪两臂的相位差，包含检三路信号
5、随着干涉仪两臂的偏振态变化不可6陆曼等：光纤分布式传感器抗偏振衰落技术研究1=2E,Er{[(cosCOSCOSOrCOS6,r+sinOrsincssinOrsinc，)COS+(sin0ssincscos0rsin一COSCOS6,ssinOrsin占)sin~]cos0+[(sinesCOS6,ssinOrCOSECOS8ssinescos0rsin￡cos~+、(sinO~COS6,cosOrsin，一cosorsin6,sinOrCOS6,)sinq~]sin0+[COS(6,r+6,s)sin(Or+G)cos+COS(0r+0,)sin(6,r一6,s)Singg]sin0cos
6、0)=ECOS+bsin)a=cos(~一6,r)cos(0s—Or、+值之比在n>3时恒等于1／3。为简化光路得到最好的输出效果，采用三态分集检测来抑制光纤光栅分cos(6,s+e~)cos(0s+Or一2o)，布式传感器的偏振衰落现象。取b=sin(6,~+6,r)sin(0~一)+(，，，=2n-1[cosin(6,~一6,)sin(Os+Or一201，l：0s(一等)c。s(Or一，‘)]进一步推导(4)式可得：则：1=E,Er~la+6cos(~一)(6)I=(．Er，，Or)+(．Er，，or)cos(2cp)其中：tan(b／)。(9)以上得到了一个检偏器的PD输出光强干涉项(，
7、Os，Or)是一个与光纤干涉仪光强、耦．信号，对于有n路输出，分别取0为0。，180。／n⋯．，合器分光比等因素有关的波动值。为了得到更平稳180。(，z一1)／n即得到gl路输出。从公式可以看出，将的输出，有效改善(巨．Er，o，Or)的波动，后续采几路信号直接相加将导致各路信号中的有效项相用自动增益控制信号处理。原理如图2所示。互抵消，变成与0无关的项，无法抑制偏振态随机变化。采取几路信号平方
