[发明专利]一种步进相移光纤白光干涉测量方法

摘要

本发明涉及一种步进相移光纤白光干涉测量方法，属于光纤传感技术领域。本发明的目的是为了解决微型传感器小光程差测量需求的问题，提供一种步进相移光纤白光干涉测量方法，该方法基于对一路白光干涉信号的相移处理来获得干涉仪的光程差，方法简单，测量动态范围可达50um‑10000um，在光程差较小(小于100um)时依然能够高精度测量。

主权项

1.一种步进相移光纤白光干涉测量方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、干涉仪输出的白光光谱信号表达为其中a(λ)为背景光即直流信号，b(λ)是干涉条纹的对比度，相位其中l是干涉仪的光程差，π由第二端面反射引入；相位其中k是波数，与波数k成线性关系，按照等波数间隔重采样得到新的白光光谱I(k)＝a(k)+b(k)cos(lk+π)，相邻采样点间相位差相等；步骤二、通过去除直流分量和光源轮廓对白光光谱进行归一化处理，即将步骤一得到的白光光谱I(k)做归一化处理，获得归一化的白光光谱，表达式为：I(k)＝cos(lk+π)步骤三、在步骤二所得的归一化的白光光谱上任意截取长度相等、相位差相等的五路信号，则In(k)＝cos(lk+π)，n＝1,2,3,4,5；其中，n＝1、2、3、4、5分别为1、2、3、4、5路信号；五路信号采样点数均为W，并且相邻两路信号之间具有相等的相位差δ，对应的采样点数为M，即1路信号从采样点N₁₁，扫描到采样点N₁₂，那么2路信号从采样点N₁₁+M，扫描到N₁₂+M，3路信号从N₁₁+2M，扫描到N₁₂+2M，4路信号从N₁₁+3M，扫描到N₁₂+3M，5路信号从N₁₁+4M，扫描到N₁₂+4M，实现信号1、2、3、4、5路在相位上相邻两路信号相差δ,因此五路信号的相位为五路信号为步骤四、用步骤三得到的五路信号I₁、I₂、I₃、I₄、I₅来解调出波长扫描所引起干涉仪的相位变化；首先利用2、3、4路信号得到相位与相邻两路相位差的一半δ/2的关系；再利用1、3、5路信号得到相位与相邻两路相位差δ的关系；然后利用上述两个关系式得到相邻两路相位差的一半δ/2的正切值；则得最后取反正切，得相位信息步骤五、步骤四所得的相位信息φ在之间，需要进行相位解包裹运算，得到原始的相位根据相位与波数k之间的线性关系微分关系得出干涉仪的光程差即得到待测物理量；其中k₀为等波数采样的相邻两个采样点间的波数间隔。