[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

摘要

本发明公开了一种基于移相信号调制的光纤光栅传感调制解调方法及装置，包括激光光源、隔离器、光开关、相位调制器、环形器、光纤光栅组、信号发生器、光电转换器、数据采集模块和数据处理模块，利用光开关，对激光光源进行调制，产生脉冲光束，再利用相位调制器对脉冲光束进行高速脉冲相位调制，脉冲光束在环形器中发生干涉，实现多路移相信号的产生并由第3端口输出，配合多路移相算法的解调方法，实现光纤传感器的振动相位解调。该调制解调方法光路简单，可以方便地组成多个传感模块，调制要求较低，解调电路简单，实时性高，精度高，动态范围广，抗环境干扰能力强。

主权项

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