[发明专利]基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列解调方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于Fizeau干涉的大规模拉丝塔光纤光栅水声传感阵列的解调方法及系统，该系统包括光源、信号发生器、声光调制器、光纤掺铒放大器、第一光纤环形器、参考传感器、光纤光栅水声传感阵列、第二光纤环形器、3×3耦合器、相位调制器、法拉第旋转镜、光电探测器和工控机。本发明利用信号发生器驱动相位调制器对阵列信号进行外调制，通过设置独立参考传感器对水声传感阵列进行信号交叉相乘解调，然后通过反正切以及信号补偿实现对水声信号的测量。本发明具备的自参考传感器将极大程度地提高解调信号稳定性，不受调制深度、载波频率漂移影响，同时降低了硬件成本，为长时间、多传感器同步解调等水声探测应用提供了一种新的解决方案。

主权项

1.一种基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列的解调系统，其特征在于，包括光源(1)、信号发生器(2)、声光调制器(3)、光纤掺铒放大器(4)、第一光纤环形器（5）、参考传感器(6)、光纤光栅水声传感阵列(7)、第二光纤环形器（8）、 非平衡干涉仪、光电探测器(13)和工控机(14)；其中，非平衡干涉仪包括3×3耦合器(9)、相位调制器(10)、第一法拉第旋转镜(11)、第二法拉第旋转镜(12)，非平衡干涉仪臂长差等于光栅间距；相位调制器(10)设置在3×3耦合器(9)和第二法拉第旋转镜(12)之间；光源(1)发出的窄线宽连续光进入由信号发生器(2)驱动的声光调制器(3)中调制成脉冲光，脉冲光通过光纤掺铒放大器(4)放大后，再经过光纤环形器(5)进入到参考传感器(6)和光纤光栅水声传感阵列(7)中，经过光纤光栅水声传感阵列(7)反射回来的脉冲序列经第二光纤环形器(8)、进入到非平衡干涉仪，第一法拉第旋转镜(11)和第二法拉第旋转镜(12)对反射回来的脉冲序列进行光程补偿，使相邻两个反射脉冲在3×3耦合器(9)中发生干涉，3×3耦合器(9)输出的三路干涉信号经过光电探测器(13)转化为电信号，最终进入到工控机(14)进行数据采集与信号处理；参考传感器(6)为振动和温度减敏封装结构，与光纤光栅水声传感阵列(7)隔绝；该解调系统工作时，仅光纤光栅水声传感阵列(7)置于液体中。