[发明专利]基于移相信号调制的光纤光栅传感调制解调方法及装置

权利要求书

1.一种基于移相信号调制的光纤光栅传感调制解调方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、打开激光光源(1)，并使光纤光栅组(6)感应振动，信号发生器(7)分别与光开关(3)和相位调制器(4)连接，由信号发生器(7)产生脉冲信号作用于光开关(3)，产生连续光脉冲，作用于相位调制器(4)，产生连续相位脉冲调制，激光光源(1)发出的光依次经过隔离器(2)、光开关(3)和相位调制器(4)，形成经相位调制的激光脉冲光束；

步骤2、经过相位调制的激光脉冲光束进入环形器(5)的第1端口，通过其第2端口进入熔接光纤光栅组(6)的光纤，脉冲光束透过光纤光栅组(6)中的不同光纤光栅时，均有部分脉冲光束返回环形器(5)，相邻两个光纤光栅反射的脉冲光束在环形器(5)中产生干涉信号，并从环形器(5)的第3端口输出至光电转换器(8)，光电转换器(8)接收干涉信号，设相邻两个光纤光栅反射光的时间差为Δt，则相邻两个光纤光栅产生的干涉光强I(t)如下式：

设振动信号的振动周期为T_S，光开关(3)形成的光脉冲光束宽度为T₁，光开关(3)形成的光脉冲周期与调制信号的相位脉冲调制周期相同，均为T，且T＜＜T_S，所以认为在0＜t＜T这个时段内，振动信号在时域内保持不变；k为整数，令合相位其中为初始相，为漂移相，表示振动信号相；A、B均为常数；

步骤3、光电转换器(8)将干涉信号转换为光强电信号，数据采集模块(9)采集光强电信号，并将其送入数据处理模块(10)，数据处理模块(10)通过标定相位调制信号和接收信号的延时，获取相邻两个光纤光栅发生干涉后产生的三路移相的光强信号I₁，I₂，I₃，于是有

根据三步移相算法，解得

步骤4、去除θ的初始直流相和漂移相，解调出连续的振动信号相

2.根据权利要求1所述的基于移相信号调制的光纤光栅传感调制解调方法，其特征在于：所述步骤1中，信号发生器(7)产生脉冲信号作用于光开关(3)，产生连续光脉冲，光开关(3)形成的光脉冲光束宽度T₁由相邻两个光纤光栅间距决定，光脉冲光束周期由光纤光栅数量决定；设相邻两光纤光栅间距为ΔL，光纤光栅数量为N，则光脉冲周期T＞(N+1)Δt，光脉冲光束宽度为其中n为光纤介质折射率，c为光在真空中传播速度。

3.根据权利要求1所述的基于移相信号调制的光纤光栅传感调制解调方法，其特征在于：所述步骤1中，由信号发生器(7)产生高速脉冲信号，向相位调制器(4)提供π/2的相位调制，一个周期内相位调制的脉冲宽度为τns，且

4.根据权利要求1所述的基于移相信号调制的光纤光栅传感调制解调方法，其特征在于：所述环形器(5)采用三个端口的环形器，所述光纤光栅组(6)由若干个光纤布拉格光栅依次间隔排列构成，相邻两个光纤布拉格光栅之间的间距相等。