第3章 相位调制型光纤传感器.ppt

5.3.2 光纤干涉仪6－白光干涉 白光干涉的优点与问题 优点： 绝对测量 抗干扰能力强－系统分辨率与光源稳定性、光纤扰动等无关 问题：低相干度光源的获得、零级干涉条纹的检测 应用 * 相位信号解调技术 干涉仪的信号解调 光纤锁相环方案 PGC（phase generator carrier)方案 干涉仪的解调方案 主动零差法 被动零差法 普通外差法 合成外差法 伪外差法 零差法 外差法 零差法 零差方式：直接将相位变化 ? 电信号 主动零差法（Active homodyne method ） 目的：解决相位工作点的漂移 方案：控制 Δl ? 正交工作点工作；Δφ＝π/2 类型 主动相位跟踪零差法（APTH, Active phase tracking homodyne） 主动波长调谐零差法（AWTH, Active wavelength tuning homodyne） 被动零差法（Passive homodyne method ） 目的：不控制干涉仪的工作点 方案：两臂的相位差将不断改变 ?使用两个强度差最大的信号解调 ? 保持最佳灵敏度 类型举例 微分交叉相乘法 相位载波生成法（PGC，Phase generated carrier）[28]和3×3耦合器法[29] 3×3耦合器法 缺点： 动态范围仍然受到解调电路的限制 复杂 优点：传感器的相位解调范围大大增加 探测器1 光源 传感光纤 耦合器 耦合器 探测器3 探测器2 外差法 普通外差法 关键：移频器 合成外差法 避免移频器件的使用?相位调制器 高频大幅度的正弦信号－控制相位调制器 伪外差法 锯齿波? 调制激光器的工作电流 探测器1 光源 传感光纤 耦合器 耦合器 探测器2 解 调 器 +ω0 外差法的比较 普通外差法 相位解调范围最大，在理论上没有限制 需要特殊的移频器件 合成外差法 相位解调范围大 解调电路复杂性最高。 伪外差法 各方面的性能比较平衡，最常用解调方法 光纤锁相环方法 又称：直流相位跟踪法 Michealson干涉仪 S(t)很小时 设正交工作点， 此时灵敏度最大。 反射膜 DFB PZT 带通滤波器 光电转换 信号 耦合器 反馈电路 输出信号V0 Vf 系统稳定性 温度漂移和有限电源电压 温度每升高一度?同轴型光纤干涉仪相位漂移104rad左右(待测信号10rad) 复位系统 光源功率波动 光纤布线引起 PGC方法 锁相环方法 简单、精度高 PZT－不利于成网 PGC方法 光源直接调制－无反馈器件 开环系统－无稳定型问题 大动态范围、利用频分复用组网 实现：硬件、软件 LPF1 H·cos(2ωct) G·cos(ωct) 输出 d/dt LPF2 d/dt 输入 HF ∫ DA 干涉式位移传感器 6.2.1 反射干涉型位移传感器 特点： 完全同光路 结构紧凑，灵活 LFM可提高灵敏度 * 同光路：一个耦合器?附加相位差 同模式：单模光纤 同偏振态：双折射?非互易性相移，保偏光纤 * 寄生效应的影响与消除 直接动态效应：温度，应力作用光纤的k，a变化 互易定理－只适用于时不变系统－如果扰动源距系统中点对称，则效果相消。 反射及Rayleigh散射：影响为10-2rad, 设λ＝1微米，D＝10cm，则为103rad/h。消除－采用SLD Faraday效应：非互易圆双折射，地磁场效应大小10/h 光Kerr效应：光场引起材料折射率变化－互易性误差 * The AGM-88 HARM (high-speed antiradiation missile) is a supersonic air-to-surface tactical missile designed to seek and destroy enemy radar-equipped air defense systems. The AGM-88 can detect, attack and destroy a target with minimum aircrew input. Guidance is provided through reception of signals emitted from a ground-based threat radar. It has the capability of discriminating a single target from a number of emitters in the environment. The proportional guidance system that homes in on enemy radar emissions has a fixed antenna