干涉型光纤传感器低频信号检测技术研究
光纤干涉仪信号检测技术
第21卷 第4期 2000年 应 用 光 学 Vo1.21,No.4 2000 文章编号:1002-2082(2000)04-06光纤干涉仪信号检测技术屈社省(西安联合大学,陕西西安710061)摘要:叙述了光纤干涉仪抗衰落信号检测技术,介绍了各种检测方案的基本原理和系统框图,指出了各个检测技术的优点和局限性。
:光纤干涉仪;抗衰落;信号检测中图分类号:TH744.3-39 文献标识码:A引言自70年代以来,光纤传感器作为光电子学的一门分支日益受到人们的重视。
特别是具有高灵敏的干涉型光纤传感器技术在测量温度、水声、磁场、电场、地震波等方面的潜在应用愈来愈明。
干涉型光纤传感器是利用光纤受到外界物理场的扰动在其内部传输的光相位或偏振面发生变化,通过测量相位或偏振可以获得外界场的信息。
光相位测量采用光束干涉原理来实现,因此称此类传感器为光纤干涉仪。
虽然光纤干涉仪具有高的灵敏度,但信号衰落严重。
光纤干涉仪靠光纤感受外界待测信号,这样任何能引起随机光纤性能改变的背景干扰都会在干涉仪中引起相位起伏,在干涉仪输出中导致信号衰落。
对抗衰落技术研究成为光纤干涉仪中一个主要课题。
1 抗衰落原理图1为基本光纤干涉仪,其参考臂和信号臂的电场为E r= E r0exp〔i(ω′t+A(t)+φr)〕(1)E s= E s0〔i(ωt+s(t)+φs)〕(2)式中s(t)为探测相位;A(t)是调制相移;φr、φs为随机相位漂移。
设 E r0和 E s0偏振在干涉时一致,则光电探测器输出光电流:i(t)∝ E r・ E s =(E s0)2+(E r0)2+2E s0E r0 cos〔(ω-ω′)t+s(t)+φs -φr-A(t)〕(3)其交流项i A为i A∝cos〔(ω-ω′)t+s(t)+△φ-A(t)〕(4)式中△φ=φs-φr。
我们以ω=ω′零差检测作为讨论衰落的例子。
当ω≠ω′时,叫外差探测。
令s(t)=s0sin(ω0t),则(4)式可以展开成贝塞尔函数,取基频分量:收稿日期:2000-06-15作者简介:屈社省(1961-),男,(汉族),陕西户县人,西安联合大学物理系讲师,从事教学及光纤技术科研工作。
《干涉型光纤振动传感器定位精度及解调算法研究》范文
《干涉型光纤振动传感器定位精度及解调算法研究》篇一一、引言光纤振动传感器是现代工业安全监测和物联网应用中的重要设备之一，它通过感知外界振动信号来传递信息。
其中，干涉型光纤振动传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰等优点，在诸多领域得到广泛应用。
然而，其定位精度及解调算法的优化一直是研究的热点和难点。
本文将针对干涉型光纤振动传感器的定位精度及解调算法进行研究，为进一步提高传感器的性能提供理论依据和技术支持。
二、干涉型光纤振动传感器的工作原理及特性干涉型光纤振动传感器主要利用光干涉原理进行工作。
当光在光纤中传播时，外界振动会使得光纤发生微小形变，进而导致光程差的改变，产生干涉现象。
通过检测这种干涉信号，可以实现对振动信息的感知和传输。
干涉型光纤振动传感器具有高灵敏度、抗电磁干扰、长距离传输等优点，但同时也存在定位精度受多种因素影响的问题。
三、定位精度影响因素分析干涉型光纤振动传感器的定位精度受多种因素影响，主要包括以下几个方面：1. 光纤形变的不均匀性：由于外界振动作用在光纤上，使得光纤发生形变，而形变的不均匀性会导致干涉信号的失真，从而影响定位精度。
2. 噪声干扰：在实际应用中，传感器会受到各种噪声的干扰，如光子噪声、电子噪声等，这些噪声会降低信号的信噪比，进而影响定位精度。
3. 传感器参数设置：传感器的参数设置也会对定位精度产生影响，如光源的功率、波长等参数的设置都会影响传感器的性能。
四、解调算法研究为了提高干涉型光纤振动传感器的定位精度，需要研究有效的解调算法。
常见的解调算法包括：频谱分析法、时域分析法、小波变换法等。
本文将重点研究时域分析法和频谱分析法在提高定位精度方面的应用。
1. 时域分析法：时域分析法通过分析干涉信号的时域特征来提取振动信息。
针对光纤形变的不均匀性，可以采用基于高阶差分法的算法来消除形变的影响。
此外，通过设置合理的阈值和滤波器来减小噪声的干扰，提高信号的信噪比，从而提高定位精度。
基于Sagnac干涉仪光纤传感器干扰检测定位技术研究的开题报告
基于Sagnac干涉仪光纤传感器干扰检测定位技术研究的开题报告摘要：本文研究了基于Sagnac干涉仪光纤传感器的干扰检测与定位技术。
首先介绍了光纤传感器的基本原理和分类，以及Sagnac干涉仪的工作原理和优势。
然后探讨了常见的干扰类型及其对光纤传感器的影响，结合Sagnac干涉仪的神经网络算法提出了一种有效的干扰检测方法。
最后，设计并实现了一个基于Sagnac干涉仪的光纤传感器系统，并进行了干扰检测和定位实验。
关键词：Sagnac干涉仪，光纤传感器，干扰检测，定位，神经网络算法1. 研究背景随着科技的飞速发展，人们对于各种传感器的需求日益增长。
其中，光纤传感器因其具有高精度、抗干扰等优势，被广泛应用于各个领域。
然而，由于其工作原理的特殊性质，光纤传感器常常受到各种外界干扰的影响，导致传感器的测量精度、稳定性受到影响，甚至造成误报。
因此，如何有效地检测和定位干扰源，成为了光纤传感器研究中的重要问题。
Sagnac干涉仪是一种基于光纤的旋转传感器，具有高灵敏度、宽测量范围、高稳定性等优点，因此被广泛应用于惯性导航、地震勘探等领域。
近年来，人们开始将Sagnac干涉仪应用于光纤传感器中，利用其干涉原理完成光纤传感器的各种测量任务。
因此，本文选择Sagnac干涉仪作为研究对象，探讨了基于Sagnac干涉仪光纤传感器的干扰检测和定位技术。
2. 研究内容2.1 光纤传感器基本原理和分类本文首先介绍了光纤传感器的基本原理和分类。
光纤传感器是一种利用光纤传输光信号的传感器，其基本原理是根据光纤传输的光程差来进行测量。
光纤传感器根据其传感效应的不同可分为力传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器等。
2.2 Sagnac干涉仪的工作原理和优势之后，本文阐述了Sagnac干涉仪的工作原理和优势。
Sagnac干涉仪是一种旋转角度测量传感器，其工作基于光波在旋转光学非对称环路中传播；当系统受到旋转干扰时，系统测量信号将随之发生变化，从而实现旋转角度的测量。
微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器研究的开题报告
微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器研究的开题报告本文开题报告的研究对象是微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器，旨在探究其原理、分类、应用及未来发展方向。
一、研究背景大气污染、气候变化、环境污染等问题日益严重，因此需要开发一种能够用于实时监控环境变化的传感器。
光纤传感器具有结构简单、响应速度快、噪声低等特点，因此在环境监测、石油勘探、医疗诊断等领域有着广泛的应用。
二、研究内容本文将以微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器为研究对象，对其原理、分类、应用和未来发展进行探究和分析。
1、原理光纤法布里-珀罗干涉传感器是一种基于光纤干涉原理制作的传感器，其原理是将待测物理量转化为干涉光纤长度的改变，再通过干涉光谱的变化来进行测量。
2、分类光纤法布里-珀罗干涉传感器可分为微型、低压和高灵敏三种。
其中，微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器的特点是尺寸小、响应速度快、安全可靠，因此在医学、环保、科学研究等领域具有广泛应用。
3、应用微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器可应用于气体检测、压力、温度、重量测量等领域。
在医学诊断中，微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器可用于血压和呼吸等参数的监测。
4、未来发展未来，微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器的发展方向是提高其灵敏度和特异性，以满足更加精细化和高精度的测量需求。
同时还需进一步降低其成本，以推广其在更广泛领域的应用。
三、研究意义与传统传感器相比，微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器具有更高的灵敏度、更广泛的应用领域和更低的成本，可在环保、医学诊断、科学研究等领域发挥重要作用。
因此，深入研究其原理、分类和应用，对于推动其发展和创新具有重要的意义和价值。
四、研究方法本文将采用文献资料法和实验方法相结合的方式，对微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器的原理、分类、应用和未来发展进行综合分析和探究。
五、预期结果通过本文的研究，预期得到微型低压光纤法布里-珀罗干涉传感器的详细介绍和分析，探究其在气体检测、医学诊断、环保等领域的应用，并预测其未来的发展方向。
干涉型光纤传感器的信号处理系统
干涉型光纤传感器的信号处理系统近年来，传感器在朝着灵敏、精巧、适应性强和智能化、网络化的方向发展。
在这一过程中，光纤传感器作为传感器家族的新成员，由于其优越的性能而倍受青睐。
在各种光纤传感器中以干涉型光纤传感器的灵敏度最高。
干涉仪结构的光纤传感器系统，通过深入研究随机信号的互相关函数和基于ＡＲ模型的功率谱估计，设计出具有事件发生检测功能的传感器信号处理算法。
此算法可以对外界振动进行实时预警，并实现高速、高精度的定位。
该技术可用于检测第三方入侵，对需要防护的地域、管线进行监控、报警并提供精确定位。
研究成果对于长距离分布式干涉型光纤传感器的实用化具有重要的理论意义和实际应用价值，并在工业和国防领域具有应用前景。
本文设计的光纤传感系统分为传感线路、光收发模块、数据采集和信号处理等部分。
传感线路部分是一种基于马赫一泽德干涉仪的双向干涉结构。
当干涉仪中的干涉臂受到外力引起的振动时，光纤中传输的光信号的相位会发生变化，从而导致输出干涉波形的变化。
干涉信号经光电转换、数据采集送至信号处理系统，经信号处理分析后可以对外界振动发生的位置进行定位。
信号处理部分由ＤＳＰ和ＰＣ机共同组成，ＤＳＰ用于实现事件发生检测算法，ＰＣ机实现定位算法。
通过实验分析表明，事件发生检测算法可以显著地改善光纤传感器的性能，提高系统准确性，降低误报率。
在合理设置采样率的基础上，可以实现ｌＯＯＭ的定位误差。
采用ＤＳＰ和ＰＣ机合理分配运算负担，可以满足光纤传感器系统实时监控的要求。
第一章绪论１．１引言传感器是感受规定的被测物理量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置，它在工业生产、国防建设和科学技术等各个领域都发挥着巨大作用。
近年来，传感器在朝着灵敏、精巧、适应性强和智能化、网络化的方向发展。
在这一过程中，光纤传感器作为传感器家族的新成员，由于其优越的性能而倍受青睐。
与传统的传感器相比，光纤传感器具有以下的优势：首先，光纤是一种耐高压，抗腐蚀的介质，能在电磁或电子传感器不能工作的恶劣环境下运行。
基于迈克尔逊干涉 原理的光纤传感器研究
共用一个双 面反射镜
由于传输光偏 振态对于相干 光通信和光纤 干涉仪以及干 涉型光纤传感 器的影响非常 明显，所以要 对光的偏振态 实施控制
光纤Michelson 干涉传感器的特点
1) 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、 使用安全
2) 灵敏度高 3) 重量轻、体积小、可挠曲 4) 测量对象广泛 5) 传输损耗小 6) 传输容量大 7) 成本低
光纤Michelson 干涉传感器的应用
1） 应用于教学 2） 测量微位移 3） 测量折射率 4） 测量微应变、应力 5） 测量磁场的强弱 6） 测量压力
基于迈克尔逊干涉 原理的
光纤传感器研究
物类一班 李晓宁
200731020090
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和 莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的 精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实 现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条 纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折 够引起测量臂的长度、折射率、直径的
本
变化，从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振 等方面发生变化，测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干
原
涉（比较），使输出的光的相位(或振幅)发生变化
理
光纤Michelson 干涉仪系统原理
He- Ne 激光通过耦合透镜 L 进入单模光纤后被一个称 为FDC的装置分成强度相 的两束，分别进入参考臂 和测量臂中传播。 两干涉 臂中传播的光线经各自光 纤端面的反射镜M1、M2 反射重新返回光纤中，当 干涉仪两个臂间的光程差 小于光源的相干长度时， 两束光在FDC 的另一输出 端将发生干涉。输出的干 涉信号进入光电探测器D。 这样光电探测器D 就给出 了干涉强度和两束光光程 差之间的函数关系。
干涉型光纤传感器PGC检测中AGC的研究
第２ ８卷 第 ８期
２０ ０ ７年 ８月
Ｖｏ１ ８ № ．８ ．２ Ａｕｇ ０ ．２ ０７
干涉 型 光 纤传 感器 Ｐ ＧＣ检 测 中 ＡＧＣ 的 研 究
曹 家年 ， 晓 之 ， 雪峰 ， 旭 宏 于 朱 赵
（ 尔 滨 工程 大 学 信 息 与 通 信 工程 学院 ， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １ ０ ０ ） ０ １ ５
埘 此过 程进 行 了深 入理 论 分 析 ， 出 了 ＡＧ 提 Ｃ改 进 方 案 ， 建 了 改 进 型 Ａ Ｃ 电路 ， 对 改 进 型 ＡＧ 构 Ｇ 并 Ｃ进 行 误 差 分 析 ， 其 误 差 比峰 峰 值 型 Ａ ＧＣ小 很 多 ．
关键 词 ： 涉 型 光 纤 传 感 器 ； 干 ＡＧＣ； ＧＣ检 测 Ｐ 中 图分 类 号 ： ２ ２ １ 文 献 标 识 码 ： ＴＰ １ ． ４ Ａ 文章 编 号 ：０ ６ ７ ４ （ （） ） ８０ ３ — ５ １ ０ — ０ ３ ２）７ ０ — ９ ００ （
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Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究的开题报告
Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究的开题报告一、研究背景传统声学传感器使用压电材料、电容式传感器等原理实现信号检测，但是其存在灵敏度不够高、抗干扰能力弱、不能测量高频信号等缺点。
光纤传感器因其优良的性能而逐渐成为研究热点。
其中，Sagnac干涉式光纤声传感器因结构简单、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，在工业控制、航空、海洋、地震等领域得到了广泛应用。
本研究旨在针对Sagnac干涉式光纤声传感器的工作原理与优缺点进行深入探究，研究其在声音定位领域中的应用，并提出一种基于Sagnac干涉式光纤声传感器的高精度声音定位方法。
二、研究内容1. Sagnac干涉式光纤声传感器的原理和特点首先，介绍Sagnac干涉式光纤声传感器的结构和工作原理，分析其优点和缺点。
同时，对比传统声学传感器，说明光纤传感器相对于传统声学传感器在感应器件、灵敏度、时间分辨率等方面的优势，为后续研究提供技术支持。
2. 基于Sagnac干涉式光纤声传感器的声音定位方法根据Sagnac干涉式光纤声传感器接收到的声波信号的时差差异，设计一种基于Sagnac干涉式光纤声传感器的高精度声音定位方法，包括传感器布置方式、信号处理算法等内容。
以传统声学定位方法和本文提出的光纤声传感器定位方法进行对比实验，分析其定位精度和可靠性。
3. 研究光纤绕组对声音定位精度的影响光纤绕组是影响Sagnac干涉式光纤声传感器工作性能的关键因素之一，因此需要对光纤绕组的布置、长度等参数进行研究，发现其对声音定位精度的影响规律，最终确定一种最优的光纤绕组配置。
三、研究意义本研究旨在探究Sagnac干涉式光纤声传感器在声音定位领域中的应用，为解决传统声学传感器存在的不足提供了一种新思路。
本文提出的高精度声音定位方法和光纤绕组配置方案，对于工业控制、航空、海洋、地震等领域对声音定位精度要求较高的应用场景具有重要的应用前景。
用于干涉型光纤传感器的相位生成载波解调技...
种途径来实现 : 一是调制光源 ,二是调制干涉仪的光程 差 。光源一般采用半导体激光器 (LD) ,通过对其输入 电流进行调制达到调制激光频率的目的 。调制干涉仪 的光程差一般采用压电陶瓷管 ( PZT) 。这两种调制的 具体实现将结合实际的解调方法进行说明 。
件性能的影响 。另外 , 这种测量方法的精度容易受到 外界因素的影响 ,如光源功率波动 、 混频信号幅度的漂 移和相位调制幅度 C 的变化等 。 ( 2) 主动零差解调法 ( Active homodyne demodula2 tion)
∞
图1 主动零差法的实验装置示意图
这种方法的一种典型应用 [ 3 ] 如图 1 所示 。该系统 用于测量声学信号 ,采用的是迈克尔逊型光纤传感器 。 该系统利用闭环调相系统来消除低频干扰 ( 如应力 、 温 度等) 的影响 ,同时使系统始终处于正交工作点 , 保持 最大的灵敏度 。这样该传感器对高频小幅度声学信号 的响应就是近似线性的 。在后续的信号处理上 , 采用 了并联的高 、 低通滤波器来分离低频信号和高频小幅 度的 被 测 信 号 , 然 后 把 低 通 滤 波 器 的 输 出 反 馈 给 PZT ,以对低频干扰进行补偿 。高通滤波器的输出传 送到后续的信号处理电路 , 以进一步提取所需的被测 信号 。该方法可以同时检测低频及高频信号 。 主动零差法性能好 [ 4 ] , 但主动零差法是采用反馈 的方法对低频干扰进行补偿 ,而且也不适于多路复用 , 因此一般只在实验室中使用 。此外 , 该方法同被动零 差法一样 ,易受光源功率和系统衰减系数变化的影响 。 3 . 2 伪外差解调法 ( Pseudo2heterodyne demodula2 tion) 与零差解调法相比较而言 , 外差解调法具有很大 的测量范围 [ 5 ] 。一般的外差解调法需要昂贵的频移 器件 ,因此便产生了原理类似的伪外差解调法 。这种 方法不需要光频移器件 ,其一般原理如下 : 以周期性的 锯齿波或正弦波作为调制信号 , 而被测量的变化则是 对载波作相位调制 , 经过以载波信号基频为中心频率 的带通滤波器后 ,得到一个正弦信号 ,通过测量该信号 的相位变化即可获得被测量 。 ( 1) 经典的伪外差解调法 [ 5 ] 该方法基于半导体激光器的频率调制和相位的锁 相环 ( PLL ) 检测 ,原理图如图 2 。 图中的 LD 用锯齿波调制 , 传感部分为非平衡马 赫2曾德干涉仪 。无被测信号时 ,干涉仪输出信号的相 位变化与 LD 频率变化的关系如下
光纤干涉传感实验报告
1. 了解光纤干涉传感的基本原理和实验方法。
2. 掌握光纤干涉传感器的构造及其在测量中的应用。
3. 通过实验验证光纤干涉传感器的测量精度和可靠性。
二、实验原理光纤干涉传感器是基于光干涉原理的一种新型传感器。
当两束光波在空间相遇时，如果它们的相位差为零或整数倍的2π，则两束光波相互加强，形成亮条纹；如果相位差为奇数倍的π，则两束光波相互抵消，形成暗条纹。
通过测量干涉条纹的变化，可以实现对被测物理量的精确测量。
光纤干涉传感器通常采用迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪等光学原理。
本实验采用迈克尔逊干涉仪，其基本原理如下：1. 激光器产生一束连续激光，经扩束镜后变为平行光束。
2. 平行光束经分束器分为两束，一束作为参考光，另一束作为测量光。
3. 测量光经光纤传输到达被测物体，反射后返回光纤。
4. 参考光和测量光在光纤端面发生干涉，形成干涉条纹。
5. 干涉条纹通过光纤传输，经光电探测器接收并转换为电信号。
6. 电信号经处理后，可得到被测物理量的信息。
三、实验仪器与设备1. 激光器2. 扩束镜3. 分束器4. 光纤传感器5. 光电探测器6. 数据采集系统7. 计算机1. 将激光器、扩束镜、分束器、光纤传感器、光电探测器和数据采集系统连接成实验电路。
2. 打开数据采集系统，设置采集参数。
3. 启动激光器，调节扩束镜和分束器，使激光束通过光纤传感器。
4. 测量参考光和测量光的强度，记录数据。
5. 改变被测物理量，观察干涉条纹的变化，记录数据。
6. 对采集到的数据进行处理，得到被测物理量的信息。
五、实验结果与分析1. 当被测物理量改变时，干涉条纹发生相应的变化。
根据干涉条纹的变化规律，可以计算出被测物理量的变化量。
2. 通过实验验证，光纤干涉传感器的测量精度较高，可满足实际应用需求。
3. 分析实验数据，探讨影响光纤干涉传感器测量精度的因素，并提出改进措施。
六、实验总结1. 本实验成功实现了光纤干涉传感器的测量，验证了其测量精度和可靠性。
干涉式光纤传感器
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ST70测量水听器
接收声压灵敏度 （dB re.1v/µPa） 204 自由电容 C0(nf) 4.2 ±15% 15% 带前置的放大器增益 （d B） 20 （ST70A型） 外壳材料 不锈钢 声窗材料 聚氨酯
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光纤传感器的分类
根据测量对象来分： 根据测量对象来分： 温度传感器、压力、位移传感器等。 温度传感器、压力、位移传感器等。 根据光纤是否对被测量敏感来分： 根据光纤是否对被测量敏感来分： 元件型和传输型传感器。 元件型和传输型传感器。 根据被测量调制光波参数来分： 根据被测量调制光波参数来分： 光强调制型、 相位调制型、 波长调制型、 频 光强调制型 、 相位调制型 、 波长调制型 、 率 调制型及偏振调制型。 调制型及偏振调制型。
式中第一项表示光纤长度变化引起的相位差（应变效应或热胀效应）， 第二项为光纤折射率变化引起的相位差（光弹效应或热光效应），第三 项为光纤芯径变化引起的相位差（泊松效应）。 为了测到各效应对其所产生的影响，自然要对调制在相位中的信号需要 进行解调，用于光相位解调的干涉结构有多种，如双光束干涉法、三光 束干涉法、多光束干涉法及环形干涉法等，此处主要介绍双光束干涉法。
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双光束光纤干涉仪有迈克尔逊(Michlson)干涉仪、马赫-陈德尔 干涉仪、马赫 陈德尔 陈德尔(Mach双光束光纤干涉仪有迈克尔逊 干涉仪 Zehnder)干涉仪及斐索 干涉仪及斐索(Fizeau)干涉仪。 干涉仪。 干涉仪及斐索 干涉仪
1）迈克尔逊干涉仪 ） 信号臂 3dB 参考臂
(a) 迈克尔逊干涉仪
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基于模间干涉原理的光纤传感器技术研究的开题报告
基于模间干涉原理的光纤传感器技术研究的开题报告一、研究背景随着科学技术的不断发展，光纤传感技术也逐渐成为了当前的热门研究领域之一。
光纤传感技术是一种利用光纤作为感受器材的传感技术，它可以实现对温度、压力、应力、流速等物理或化学量的测量，并且具有抗电磁干扰、高灵敏度、大测量范围以及无需外部电源等优点。
其中，基于模间干涉原理的光纤传感器技术由于其独特的测量结构和原理，已经成为了当前光纤传感技术中的主流研究方向之一。
二、研究目的和意义本文的研究目的是深入探究基于模间干涉原理的光纤传感器技术，在此基础上提出一种可行的光纤传感器设计方案，并进行实验验证，为相关领域的研究和应用提供参考。
此外，研究基于模间干涉原理的光纤传感器技术还有以下意义：1.提高传感器测量的准确性。
模间干涉原理可以实现高灵敏度和高分辨率的测量，因此可以提高光纤传感器的测量准确度和可靠性。
2.丰富光纤传感器的测量范围。
基于模间干涉原理的光纤传感器技术的特点是测量范围大，能够同时实现多参量的测量。
3. 提高光学传感技术的应用水平。
基于模间干涉原理的光纤传感器技术广泛应用于诸如医疗器械、自动化测量、环境监测等领域，因此对于提高光学传感技术的应用水平有着重要的意义。
三、研究方法本文将采用实验结合理论的方法，分为以下几个步骤进行研究：1.了解光纤传感技术的基本原理和分类，深入研究基于模间干涉原理的光纤传感器技术的工作原理和特点。
2.设计一种基于模间干涉原理的光纤传感器方案，包括系统构造、光路设计、参数选取等。
3.利用激光光源和光纤光学系统，构建光纤传感系统并实现测试。
4.通过实验数据的处理和分析，验证所提出的基于模间干涉原理的光纤传感器方案的可行性和有效性，并对其进行改进优化。
四、预期研究结果预计通过本文的研究，可以得到以下几个方面的结果：1.深入掌握基于模间干涉原理的光纤传感器技术的工作原理和特点。
2.提出一种基于模间干涉原理的光纤传感器方案，并进行实验验证。
基于数字信号处理的干涉型光纤传感器检测系统的研究与设计
ａ ｉ ｍｅｉ ； Ｐ ｂ ｉ ｅ ； ＯＰ ｒｔ ｈ ｔ ＤＳ ｕｌ ｒ Ｓ Ｃ ｃ ｄ
ＥＥＡ ＣＣ： ２ ０ ７３Ｅ
张 诚¨， 王金海 ， 。陈才和 张 波 岳 泉 ， ，
，． １天津工业大学信息与通信工程学 院， 天津 ３０６ ； ０ １０ 、
＼． ２天津大学精密仪器与光电子工程学院， 光电信息技术科学教育部重点实验室， 天津 ３０ ７ ， ００２ 摘 要 ： 本文基于数字信号处理技术， 对干涉型光纤传感器数字检测系统进行研究与设计． 分析了合成外差解调算法的基本
原理 ， 描述了检测 系统的整体构架． 重点讨论 了采 用 Ｄ ＰＢ ｉ ｅ技术对解 调部分的设计 ， Ｓ ｕｄｒ ｌ 实现解调 算法 的数 字信号处 理和智
能化数据传输接 Ｉ并行工作， ： ｌ 使系统实时、 线性地跟踪到被测信号． 通过实验测试， 该解调系统的工作频带约为 １ ｚ ｏＨ ～１
ｄ ｔ ｏ ａａｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎｉｔｒａｅｒ ｎｉ ａａｌｌ ｕｔ ｅｌ ｉ ｎ ｎ ａ ａｕ ｅ ｉｍ ｌｓｄ ｔｃｅ．Ｂ ｅｔ ｎｃ ｉ ｅｆｃ ｕ ｐ ｒｌ Ａｓａｍｓ ，ａｒａ ｍｅａ ｄｌ ｅｒｍｅ ｓｒｄｓ ａｏ ｎ ｎ ｅ ｌ ｔ ｉ ｇ ｅｅｔｄ ｙｔ ｉ ｉ ｓ ｎ ｇ
ＺＨＡＮＧ ｈ ｎ ¨ ， Ｃ ｅｇ ＷＡＮＧ ｉ—ａ Ｃ Ｊ ｎｈ ｉ～， ＨＥＮ ａ—ｅ ， ＨＡＮＧ Ｂ Ｙ Ｅ Ｑｕ ｎ Ｃ ｉ Ｚ ｈ ｏ ， Ｕ ａ
ｆ ． ｏｌｇ ｆ Ｉ． ∞￡ ａ ｄ Ｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅｉｇ，Ｔｉｎ ｉ ｌｔｃｎｃＵ ｉｅｓｔ Ｃ ｌｅ ｅ ｒ １ ｏ ｎ０ ｎ ｏ ０ ｎｃ ｉ ｎ ｉｅｒｎ ａｏ ａ ｊｎＰｏｙｅｈ ｉ ｎｖｒｉｙ・Ｔａ ｊｎ３ ０ ６ ，Ｃ ｉａ ｉｎ ｉ ０ １０ ｈｎ ｌ、
《干涉型光纤振动传感器定位精度及解调算法研究》
《干涉型光纤振动传感器定位精度及解调算法研究》篇一一、引言光纤振动传感器是现代工程中用于检测振动信号的关键设备，尤其在地质监测、桥梁安全检测、石油管道监控等众多领域有着广泛的应用。
其中，干涉型光纤振动传感器以其高灵敏度、抗干扰能力强等优点，在振动监测领域中占有重要地位。
然而，其定位精度及解调算法的优化一直是研究的热点和难点。
本文将重点研究干涉型光纤振动传感器的定位精度及解调算法，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、干涉型光纤振动传感器概述干涉型光纤振动传感器主要利用光波在光纤中传播时产生的干涉现象来检测振动信号。
其基本原理是：当光波在光纤中传播时，外界振动会改变光纤中光程差，从而引起光波的相位变化，这种相位变化可被转换为光强变化，进而检测出振动信号。
由于具有高灵敏度、抗电磁干扰、长距离监测等优点，干涉型光纤振动传感器在众多领域得到了广泛应用。
三、定位精度研究1. 影响定位精度的因素干涉型光纤振动传感器的定位精度受多种因素影响，包括光纤的物理特性、环境噪声、解调算法等。
其中，光纤的物理特性如材料、结构等直接影响传感器的灵敏度和响应速度；环境噪声如温度、湿度等会影响传感器的稳定性；解调算法的优劣则直接决定定位精度的高低。
2. 定位精度提升方法为提高干涉型光纤振动传感器的定位精度，可采取以下措施：一是优化光纤的物理特性，如改进材料、优化结构等；二是降低环境噪声的影响，如采用温度补偿技术、湿度控制等；三是改进解调算法，如采用更高效的信号处理技术、提高算法的抗干扰能力等。
四、解调算法研究1. 常见解调算法目前，常见的解调算法包括相干解调法、非相干解调法、正交解调法等。
相干解调法具有较高的灵敏度和信噪比，但易受外界干扰；非相干解调法则具有较强的抗干扰能力，但灵敏度相对较低。
正交解调法则结合了前两者的优点，具有较高的定位精度和稳定性。
2. 解调算法优化方向为进一步提高干涉型光纤振动传感器的解调性能，需从以下几个方面进行优化：一是研究新型的解调算法，如深度学习、神经网络等智能算法在解调中的应用；二是改进现有算法的抗干扰能力，提高其在复杂环境下的性能；三是优化算法的实时性，以满足高速振动监测的需求。
干涉型光纤传感器信号检测技术的研究
干涉型光纤传感器信号检测技术的研究
王泽锋;罗洪;胡永明
【期刊名称】《应用光学》
【年(卷),期】2007(28)1
【摘要】光纤传感器是一种高灵敏度传感器,而信号检测技术是它的关键技术之一.介绍了干涉型光纤传感器的信号检测方法.首先简单分析了干涉型光纤传感器相位衰落现象产生的物理机制,然后分别介绍了各种抗相位衰落信号检测方法的基本工作原理和特点,着重讨论了其中几种主要的方法,详细分析了它们的优缺点、应用场合以及技术难点.最后对各种检测方法的主要性能进行了比较,并对它们的发展前景做了展望.
【总页数】6页(P86-91)
【作者】王泽锋;罗洪;胡永明
【作者单位】国防科技大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科技大学,光电科学与工程学院,长沙,410073;国防科技大学,光电科学与工程学院,长沙,410073【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.干涉型光纤传感器信号检测的研究 [J], 倪鉴
2.干涉型光纤扰动传感器信号调理电路的设计和仿真 [J], 盛兴;邓大鹏;廖晓闽;张建成
3.Michelson干涉型光纤弱磁场传感器信号检测电路研究 [J], 张翼;陈建平;薛青;施长海;洪琳;叶爱伦;李新碗
4.消除干涉型光纤传感器信号衰落的新方法 [J], 倪明环;王杨;于彦明;周晓军
5.遗传算法在双光束干涉型光纤传感器信号处理中的应用 [J], 周晓军;薛志英;林水生;刘永智
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[实验报告]干涉法研究光纤温度传感器特性
![[实验报告]干涉法研究光纤温度传感器特性](https://img.taocdn.com/s3/m/7ba81b6b48d7c1c708a145dc.png)
干涉法研究光纤温度传感器特性摘要：采用光纤双光束干涉的方法研究并测量了其干涉条纹随温度的变化情况。
实验结果表明,测量方法简便可行,易于实现，实验现象明显。
关键词：光纤折射率，温度，干涉THE STUDY OF CHRACTERISTICS OF OPTICAL FIBERTEMPERATURE SENSORAbstract：Adopting the method of interference of two light beams, the change of the interferometric fringes with temperature is measured. The experimentalresults show that the method is simple and easy to achieve. The phenomenonis evident.Keywords：optical fiber，temperature，interference1引言光纤折射率不仅是波长的函数,而且与光纤的环境温度密切相关。
光纤折射率是光纤设计与制作的重要参数之一，也是商用化光纤产品的特性参数。
光纤折射率的温度相关特性对于光纤光缆设计、光纤传感器设计、光纤探测仪器和光纤测试等具有重要意义。
[1]光通过在光纤内部的传输，受到外界因素（如温度等）的影响，光波的振幅、光强、香味、偏振态等会发生变化。
所以，如果测出这些光的参量随外界因素的变化规律便可利用光纤实现各种传导功能。
2原理和仪器用激光器照射两根紧贴放置的形状一样的光纤的一端，由于激光相干性极高，在另一端能观察到明显的干涉条纹，通过改变其中一根光纤的局部温度，导致光纤内部折射率改变，从而光程发生变化，反映在干涉条纹上，即能观察到干涉条纹移动，记录条纹移动级数N，进而求的折射率改变，调节温度，得到该光纤折射率随温度变化关系。
其实验仪器如下图所示：图1 干涉法测光纤折射率的温度特性装置图令通过加热器的光相位为ϕ，波长为λ，加热器中光纤的长度为L ，光纤折射率为n ，则有2nL πϕλ∆=当温度改变导致光纤折射率和长度改变时()()()22n n L L nL n L L n ππϕλλ∆=+∆+∆-≈∆+∆⎡⎤⎣⎦ 考虑受温度影响，上式化为2n n L L T T L T ϕπλ∆∆∆⎛⎫=+ ⎪∆∆∆⎝⎭对于石英玻璃光纤 1.46n ≈，5110o n T C -∆∆=⨯, 线膨胀系数 7510o L L T C -∆∙∆=⨯， 试验用氦氖激光器波长约630nm ，带入即可得()217.02o N rad m C L T L Tϕππ∆∆==⨯∙∆∆ 即单位长度光纤变化单位温度产生的条纹移动为17级。
干涉型光纤传感器信号检测技术的研究
Ｖｏ ． ８ １ ２ ，Ｎｏ １ ． Ｊ ｎ ，２ ０ ａ． ０７
干 涉 型光 纤 传感 器 信 号 检测 技 术 的研究
王 泽锋 ， 罗 洪 ，胡 永 明
（ 防 科 技 大 学 光 电 科 学 与 工 程 学 院 ，长沙 ４ ０ ７ ） 国 １０ ３
摘
要 ： 光 纤 传 感 器 是 一 种 高 灵 敏 度 传 感 器 ， 信 号 检 测 技 术 是 它 的 关键 技 术 之 一 。 绍 了 干 涉 而 介
型光 纤传 感 器的信 号检 测方 法 。首先 简单分 析 了干 涉型 光 纤传 感器相 位 衰 落现 象产 生 的物理 机
制， 然后 分别介 绍 了各种 抗相 位 衰落信 号检 测 方法 的基 本 工作 原理 和特 点 ， 着重讨 论 了其 中几种
主要 的方 法 ， 细分析 了它们 的优缺 点 、 用场合 以及技 术 难点 。 详 应 最后 对各种 检 测方法 的主要 性能
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第２ ８卷 第 １ 期
２０ ０ ７年 １月 文 章 编 号 ：０ ２２８ （０ ７ ０— ０６０ １ ０ — ０ ２ ２ ０ ） １０ ８ — ６
应 用 光 学
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｐ ｌ ｄ Ｏｐ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｅ ｃ
Ｗ ＡＮＧ —ｅ ｇ，ＬＵＯ ｎ Ｈ Ｕ ｏ — ｉ ｇ Ｚｅ ｆ ｎ Ｈｏ ｇ， Ｙ ｎｇ ｒ ｎ ｕ
（ ｔ ｎ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ｆＤｅ ｅ ｃ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｇ ｈ １ ０ ３，Ｃｈ ｎ ） Ｎａ ｉ ａ ｉｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ， ｏ ｙ Ｃｈ ｎ ｓ ａ ４ ０ ７ ｉａ
ｐ ｅ ｉｔ ｄ． ｒ ｄｃ ｅ
Ｋｅ ｗｏｒ ： ｆｂ ｒ ｏ ｉ ｓ ｎｓ ｒ； ｓｇｎ ｌ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ； ｐ ｓ — ｒ ｃ ｎ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ； ｓ ｎｔ ｅ ｉ ｙ ｄｓ ｉ ｅ — ｐｔｃ ｅ ｏ ｉ ａ ｅ ｅ ｔｏ ｈａ ｅ ｔ ａ ｋｉ ｇ ｅ ｅ ｔｏ ｙ ｈ ｔｃ ｈｅ ｅ ｏ ｎ ｔ ｒ ｄｙ ｅ；ｄ ｆｅ ｅ ｔａｌｄ ｌ ｙ ｈｅ ｅ ｏ ｎ ｉｆ ｒ ｎ ｉ ｅ ａ ｔ ｒ ｄｙ ｅ
干涉式光纤传感器
双光束光纤干涉仪有迈克尔逊(Michlson)干涉仪、马赫-陈德尔(MachZehnder)干涉仪及斐索(Fizeau)干涉仪。
1）迈克尔逊干涉仪Fra bibliotek光源信号臂 3dB
探测器
参考臂
(a) 迈克尔逊干涉仪
在迈克尔逊干涉仪中，光源发射光经3dB光纤耦合器被分成功率相等的两部分， 分别进入信号臂光纤与参考臂光纤，然后分别被端面的反射镜反射回各自的光纤中， 在信号臂光纤中传输的光波相位被调制，在参考臂光纤中传输的光波相位与外界无 关。被反射回来的光波在3dB耦合器另一端汇合，产生干涉条纹，信号由与此端相 连的探测器接收。
对上式微分得：
(l) l l n l a
n
a
式中第一项表示光纤长度变化引起的相位差（应变效应或热胀效应）， 第二项为光纤折射率变化引起的相位差（光弹效应或热光效应），第三 项为光纤芯径变化引起的相位差（泊松效应）。
为了测到各效应对其所产生的影响，自然要对调制在相位中的信号需要 进行解调，用于光相位解调的干涉结构有多种，如双光束干涉法、三光
#
干涉式光纤传感器的应用
因为干涉式光纤传感器是一 种相位调制型光纤传感器，而影 响传播在光纤中的光波相位的主 要因素是温度和外界应力，所以， 干涉式光纤传感器在温度以及压 力测量等方面具有广泛的应用。
缺陷
各个类别的传感器其实都是尤其缺陷的。 今天我们所要介绍的是干涉型光纤传感器自然也有 它的不足地方。 1.它只是元件型的光纤传感器，测量方法单一。
2.由于光纤是在单模光纤构成的干涉型光纤传感器中, 故存在偏振衰落问题,将导致干涉效率降低。而为了 消偏振衰落采用全保偏器件的光纤传感器成本过于高 昂,影响其实用性。以马赫-泽德干涉仪为基础,用反馈 信号控制偏振控制器加起偏器的结构消除了偏振衰落, 构造了基于部分保偏器件的干涉型光纤传感器。实验 得到系统输出信噪比稳定在60 dB左右。
光纤Fabry-Perot干涉型传感器研究进展
光纤Fabry-Perot干涉型传感器研究进展陈松;杨秀峰;童峥嵘;曹晔【摘要】简单介绍了光纤F-P传感器的工作原理,然后根据光纤F-P传感探头的制作方法进行分类,从传感特性的角度阐述了当前F-P传感器的研究方向和现状,最后给出了其发展趋势.%Introduced the main principles of fiber-optic F-P sensor and then make classification according to the optical fiber F-P sensing probe's fabrication method and review the latest research progresses of fiber-optic F-P sensor in terms of sensing features. Furthermore, the developing trend is proposed.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】3页(P28-30)【关键词】光纤传感器;光纤F-P传感探头;应变;温度;制作方法【作者】陈松;杨秀峰;童峥嵘;曹晔【作者单位】天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室及智能计算及软件新技术重点实验室,天津300384;天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室及智能计算及软件新技术重点实验室,天津300384;天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室及智能计算及软件新技术重点实验室,天津300384;天津理工大学薄膜电子与通信器件重点实验室及智能计算及软件新技术重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TN2530 引言随着光导纤维和光纤通信技术的发展，光纤器件成本的大幅回落，20世纪70年代末，发展起来一门崭新的传感器技术——光纤传感器技术。
光纤传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、复用能力强以及能在恶劣环境下工作等优点。
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红外与激光工程
Infrared and Laser Engineering
2010 年 5 月 May. 2010
干涉型光纤传感器低频信号检测技术研究
叶 欣 1，罗 洪 1,2，胡永明 1
（1. 国防科学技术大学 光电科学与工程学院，长沙 410073；2. 桂林空军学院，桂林 541000 ）
sin (φ s − φ r′ )
图 5 解调方案原理框图 Fig.5 Schematic diagram of the demodulation scheme
仿真结果如图 6 和图 7 所示：图 6 表明通过使用 参考干涉仪代表光源低频相位噪声的 0.5 Hz 信号被 有效消除，而由于两干涉仪环境温度的不一致，由温 漂引起的低频干扰仍然存在。图 7 则表明在对原参考 干涉仪方案改进后代表环境干扰的 0.2 Hz 信号也被 消除，并且有效地解调出了 1 Hz 的待测信号。
JK α
ω0
图 3 改进的参考干涉仪方案 Fig.3 Improved scheme of using reference interferometer
绕在刚性体上的光纤则是不参与传感的。为了保持传 感器的对称性，将传感干涉仪部分中臂差 ΔL =5m 的 光纤缠绕在刚性体上，参考干涉仪长臂部分则全部缠 绕在刚性体上。最后对刚性容器作绝热密封处理使得 两干涉仪所处的环境温度稳定一致。这样由非平衡臂 差引入的光源相位噪声和环境温漂影响，对于传感干 涉仪和参考干涉仪来说是相同的，可以通过解调算法 消除。
度达到 2.4 rad，因此，它一般要求干涉仪具有较大的 光程差。这样，即使较小的光源频率抖动都会在干涉 仪中产生较大的相位噪声[2]。为了消除这部分相位噪 声，人们在检测系统中引入了被屏蔽的参考干涉仪。 图 1 即描述了这种基于 PGC 调制解调和参考干涉仪 的降噪方案。图 2 描述的是该方案在信号解调时利用 传感信号和参考信号进行的降噪处理。
通过改进的方案，干涉结果可分别表示如下：
V r
(t)
=
A
+
B
cos(cm
cosω0t
+
φn
+
φt
)
Vs (t) = A + B cos(cm cosω0t + φs + φn + φt )
由于检测对象为 10 Hz 以下的低频信号，因此，
选择光源调制频率 ω0 =500 Hz，相应的采样频率为
4KHz。具体的信号解调框图如图 5 所示：
仪来说，光源调制深度 C 满足：C = 4πnΔLν 0 c ，其 中 n 为光纤折射率，c 为真空中光速，ν 0 为光源最大
调制频率；在满足 C=2.4 rad 的条件下兼顾光源调制 电压极限和系统降噪的需要，可得最佳臂长差 ΔL 。 本文假设保偏 Michelson 干涉仪臂长差 ΔL 为 5 m，其 中参考干涉仪臂长分别设为：0 m 和 5 m。具体改进 方案如图 3 所示：通过采用全保偏光纤结构克服系统 偏振噪声，引入光电负反馈降低光源强度噪声，通过 合理的探头结构设计减小外界干扰影响，降低光源相 位噪声。
Key words: Reference interferometer ; Phase noise ; PGC demodulation ; Tepmerature drift
收稿日期：2010-04-18 作者简介：叶欣(1983-)男，浙江人，硕士，主要从事光纤传感技术方面研究。Email：zhjyexin@ 导师简介：胡永明（1960-）男，福建人，教授，博士生导师，主要从事光纤传感技术方面研究。Email：huyongming_nudt@
2 改进措施与仿真分析
由于参考干涉仪方案低频段降噪能力下降的主 要原因来自干涉系统自噪声和环境干扰两个方面，因 此需要从系统结构上作相应的调整和改进。通过理论
增刊
叶 欣等：干涉型光纤传感器低频信号检测技术研究
3
分析可知干涉相位噪声是通过干涉仪的非平衡臂长 差引入的，因此在满足 C 值条件下尽可能减小臂长 差对于系统自身降噪是有利的。对于 Michelson 干涉
关键词：参考干涉仪；相位噪声；PGC 解调；温漂 中图分类号：TN244 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2010)增（光通信）-0000-04
Low-Frequency signal detection technique of fiber-optic interferometric sensor
ω0
sin(φs + δφs )
2ω0 ω0
2ω0
cos(φs + δφs ) sin(φr′ + δφr′ ) cos(φr′ + δφr′ )
cos(φs − φr′ )
图 4 原始信号仿真 Fig.4 Simulation of original signal
具体在探头的制作上，通过结构设计将臂长差相 同的传感干涉仪和参考干涉仪封装在同一个刚性圆 柱容器中，如图 3 所示。在加速度作用下，重物 M 对弹性体施加拉伸或压缩力，由加速度引起的作用力 平分到两个弹性体上，对于缠绕在上下两个弹性体上 的光纤，其受到的拉伸或压缩力是相反的；而对于缠
为了对比原检测方案和改进方案的降噪效果，验 证理论分析的可行性，对这两种方案进行数值仿真。
仿真时设待测信号为φs = cos(2πfst) , fs = 1 Hz 。为便
于分析，将由光源和环境引起的相位干扰分别以低频
的余弦信号φn = cos(2πfnt) 和φt = cos(2πftt) 代替，其 中频率 fn = 0.5 Hz , ft = 0.2 Hz 。因此，加干扰的原 始信号表示为：φs + φn + φt 。
ω0
2ω0
ω0
2ω0
sin(φs + δφs ) cos(φs + δφs )
sin(φr + δφr ) cos(φr + δφr )
图 1 基于 PGC 解调和参考干涉仪的检测技术 Fig.1 Detection technique based on PGC demodulation
and reference interferometer
YE Xin1, LUO Hong1,2, HU Yong-ming1
(1. College of Optoelectric Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China； 2. Guilin Airforce Academy, Guilin 541000, China)
摘 要：概述了基于参考干涉仪 PGC 调制解调的信号检测技术，分析讨论了其应用于低频信号 检测时存在的问题及其原因，并提出了相应的改进措施。通过合理的探头结构设计，将光程差相同 的传感干涉仪和参考干涉仪封装在同一密封容器中，使得两干涉仪受到的环境温度作用一致；从而 能够利用参考干涉仪抑制环境温漂的影响，有效地降低传感系统低频相位噪声。对改进的检测方案 在低频段工作的情况进行了仿真分析。仿真结果表明：改进的检测方案对于降低传感系统低频相位 噪声和抑制环境温漂具有明显的作用，能够有效地实现对低频信号的检测。
sin(φs + δφs )
sin(φs −φr′)
cos(φs + δφs )
sin(φr′ + δφr′) cos(φr′ + δφr′)
cos(φs −φr′)
图 2 信号处理算法 Fig.2 Arithmetic of signal processing
通过引入参考干涉仪，干涉系统的光源相位噪声 得到了有效抑制；然而由于外界环境条件的变化如温 度漂移，信号解调结果仍会受到较大干扰，这种干扰 在低频信号检测中表现尤为明显。而现有结构的干涉 系统对于这部分干扰还不能有效的消除。
1 理论分析
PGC 调制解调是在干涉仪中引入检测信号带宽 外某一频率的大幅度相位调制信号，通过分离随机漂 移和信号项，消除随机漂移对传感信号的影响。相位 调制信号可以通过在参考臂中加入相位制器或调制 光频的方式获得。其中后者也称调频 PGC，它是目 前应用较多的一种调制方法。PGC 调制解调的基本 原理在文献[10]中有详细表述，在此文中不再叙述。 由于光频调制范围有限，同时又为保证 PGC 调制深
Abstract：The basic principle of detection technique based on reference interferometer and PGC demodulation is summarized. The problems of this technique used in low-frequency signal detection and its causes are discussed. The relevant improvements are as well put forward. By reasonable sensor design, the sensor interferometer and the reference interferometer with equal optic path difference are sealed in a same airtight container，then the temperature effect to the two interferometers will be the same; based on those improvements the low-frequency phase noise of the system is reduced and also the influence of temperature drift is controlled by the use of reference interferometer. Simulation of the improved detection scheme used in low-frequency signal detection is performed. The simulation results show that the improved detection scheme has obvious effect in low frequency phase noise reduction and temperature drift control, and the low frequency signal is detected effectively.