[发明专利]基于移相信号调制的传感器阵列的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传感器阵列的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、光分插复用器、传感器、延迟光纤、信号发生器、光电探测器、数据采集和处理模块和微振动台。光源通过光开关生成光脉冲，对光脉冲进行脉冲相位调制，然后进入传感器阵列，通过光分插复用器选择对应波长的激光脉冲进入传感器，在输出端实现多路移相信号的产生，后将带有振动相位信息的干涉信号合并传入光电探测器，通过标定多路移相信号，配合移相算法，实现光纤传感器振动相位解调。该调制解调方法光路简单，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，同时能减少器件的使用，降低成本。

主权项

一种基于移相信号调制的传感器阵列的调制解调方法，其特征在于，方法步骤如下：步骤1、打开激光光源(1)和微振动台(11)，信号发生器(8)分别与光开关(3)和相位调制器(4)连接，由信号发生器(8)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；步骤2、经过相位调制的激光脉冲进入设置在微振动台(11)上的传感器阵列，传感器阵列包括若干个通过延迟光纤(5)并联的传感模块，传感模块包括光分插复用器(6)和传感器(7)，传感器(7)的输入端和输出端分别设有一个光分插复用器(6)，通过第一个传感模块输入端的光分插复用器(6)选择对应波长的激光脉冲进入传感器(7)；其余波长的光脉冲通过延迟光纤(5)，分别进入其余传感模块输入端的光分插复用器(6)，通过输入端的光分插复用器(6)选择对应波长的激光脉冲进入对应的传感器(7)，每个传感器(7)携带振动相位信息后的干涉信号由输出端的光分插复用器(6)依次向前合并，由第一个传感模块输出端的光分插复用器(6)送入光电探测器(9)，然后进入数据采集和处理模块(10)。对于任意传感器(7)，带有对应传感器的振动相位信息，其干涉光强I(t)表示为其中表示初始相位，表示环境引起的相位变化，表示振动相位信号，表示为相位调制信号，令合相位则干涉光强I(t)简化式为I(t)=A+Bcos(θ+π2)kT2≤t<kT2+τ2A+Bcos(θ-π2)kT2+τ2≤t<kT2+2τ2A+Bcos(θ)kT2+2τ2≤t<(k+1)T2---(4)]]>步骤3、光电探测器(9)将干涉光强信号转换为电信号，数据采集和处理模块(10)采集电信号，由于每个传感器的信号对应于不同的光脉冲，通过标定相位调制信号和接收信号的延时，获取传感器(7)的三路移相的光强信号I1，I2，I3，于是有I1=A+Bcos(θ+π2)I2=A+Bcos(θ-π2)I3=A+Bcos(θ)---(5)]]>根据三步移相算法，解得θ=tanR-1I2-I12I3-(I1+I2)---(6)]]>步骤4、去除θ的初始直流相和环境漂移相，解调出传感器(7)连续的振动相位信号