F-P声压传感器的PGC解调及复用技术研究.pdf

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1、硕士学位论文F-P声压传感器的PGC解调及复用技术研究PGCDEMODULATIONANDMULTIPLEXINGRESEARCHBASEDONFABRY-PEROTFIBERACOUSTICSENSOR符浩哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP212学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文F-P声压传感器的PGC解调及复用技术研究硕士研究生：符浩导师：金鹏教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TP212U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPGCDEMODULATIONANDMULTIPLEXINGRESEARCHBASEDONFABRY-PEROTFIBERACOUSTICSENSORCandidate：FuHaoSupervisor：Prof.JinPengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentScienceand

3、TechnologyAffiliation：InstituteofUltra-precisionOptoelectronicInstrumentationEngineeringDateofDefense：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光纤传感器在社会生产生活的许多方面有着广泛的应用。受初相位影响，相位调制型光纤传感器的输出信号存在相位衰落问题，为解决这一问题诞生了许多不同的解调方案

4、。相位生成载波（PGC）解调是其中一种不依赖工作点的解调方案，但在实际应用中，PGC解调方案要考虑光强扰动、频率波动及初相位等诸多因素。本文在充分分析PGC解调方案应考虑的实际问题的基础上，设计了一套基于F-P声压传感器的PGC解调时分复用方案。论文的主要内容如下：分析了F-P干涉仪及PGC解调相关理论，援引信息论中关于熵的原理，阐述了PGC理论能解决初相位导致的相位衰落问题是因为向系统中引入了更多的信息，降低了整个系统的不确定性。工程应用中，设法降低外部的不确定性是PGC解调取得良好效果的重点。引入的不确定因素包

5、括光源内调制及环境导致的光强波动，光源调制信号频率波动及载波信号相位延迟等。本文分析了光强波动、载波调制信号频率波动及待测信号幅值三者综合作用对解调结果的影响。载波相位延迟指的是倍频信号与光源调制信号之间存在相位差，这会导致解调结果幅值的改变，本文提出了一种基于PGC-DCM法的稳定解调结果幅值的方案。在设计PGC解调系统时还应考虑载波频率、采样频率的选取，滤波器设计，调制深度C值选取等因素。本文分析了滤波器设计相关的频谱截断与混叠问题；分析了C值选取的问题和C值对滤波器设计、载波频率选取的影响。设计了F-P声压传

6、感器解调及复用系统，采样频率80kHz，调制信号频率10kHz，实现了两路传感器信号的时分复用。系统测量范围为200Hz-100Hz，对不同频率的声音信号具有不同的频响特性，当待测信号接近解调系统频率范围上下限时，信号质量变差；当输入声音信号频率为400Hz时信号质量最好，此时信噪比约为30dB；信噪比会随时间变化，短时间内的波动在3dB左右；并未观察到明显的通道间串扰。关键词：声压传感器；F-P干涉仪；相位生成载波解调；载波相位延迟-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractFiberopticalsen

7、sorshaveawiderangeofapplicationsinmanyaspectsofsocialproductionandlife.Phase-modulationopticalfibersensoroutputsignalisaffectedbytheinitialphase,whichwillleadtophasefadingproblem.Inordertosolvethisproblemhasbornmanydifferentdemodulationschemes.ThePGCdemodulati

8、ontheoryisademodulationschemethatdoesnotrelyonoperatingpoints.Inpracticalapplications,thePGCdemodulationschememustconsidervariousfactorssuchaslightintensitydisturbance,frequencyflu