[发明专利]一种相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法

说明书

本发明属于光学干涉测量技术领域，涉及了一种相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法。本发明在调制深度为1.6至2.8的条件下，干涉信号经过光电转换后输入至1号和2号混频器，1号和2号混频器的混频信号分别为cosω₀和cos2ω₀，其中ω₀为干涉仪相位载波频率，1号混频器的输出信号送入低通滤波器，2号混频信器输出信号经低通滤波器后，再进行信号处理转化为正弦。本发明充分利用了干涉信号的载波分量，当噪声的功率随频率衰减时，该方法可提高解调算法的分辨率，具有可无微分运算子、闭环结构能够保证相位解调的长期稳定性并对激光器稳定性的要求相对较低，同时也降低了解调精度对光电转换等元件的精度性能和稳定性的要求等优点。

技术领域

本发明属于光学干涉测量技术领域，涉及了一种相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法。

背景技术

光学传感器具有抗电磁干扰、分辨率高等优点，而光学干涉型传感器在动态范围、灵敏度、体积、重量等方面更有优势，因此成为光学传感器的重要主城部分，如光纤加速度计、光纤水听器等，动态范围可达140dB。广泛应用于导航、空间及海洋探测、地球物理研究等许多领域。在干涉信号的相位解调技术方面主要有被动零差检测法、主动零差检测法、外差检测法、合成外差检测法等。其中3X3耦合器干涉法(ITT)和相位生成载波法(PGC)是目前应用较多的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在相位载波型光学干涉型仪上引入了双频点反馈机制，实现了灵敏度更高的相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法，在调制深度为1.6至2.8的条件下，干涉信号经过光电转换后输入至1号和2号混频器，1号和2号混频器的混频信号分别为cosω₀和cos2ω₀，其中ω₀为干涉仪相位载波频率，1号混频器的输出信号送入低通滤波器，2号混频信器输出信号经低通滤波器后，再进行信号处理转化为正弦，将两路信号叠加构成误差信号，在叠加的时候将所有分量取同号，并以负反馈方式将误差信号送给控制器，该控制器产生的控制信号输入给一个相位调制器，相位调制器在干涉光路中产生补偿相位，负反馈机制最终将导致闭环系统的误差信号趋于零，即补偿相位等于被测相位，所以控制器的输出信号对应于被测的相位信号，干涉相位信号得到解调。

所述的2号混频信器输出信号经低通滤波器后，再进行信号处理转化为正弦是将贝塞尔函数的二次项系数与2号混频信器输出信号经低通滤波后信号的平方差开平方，其符号取与1号混频器后的低通滤波器输出信号相同。

对于光纤干涉型传感器，补偿相位的引入方式可以是光纤干涉装置的参考臂末端连接自聚焦透镜并与固定在起相位调制作用的压电陶瓷上的平面反射镜平行，且与压电陶瓷的伸缩运动方向正交。

补偿相位的引入方式是将控制器的输出信号叠加到相位载波信号中。

本发明的优势在于：充分利用了干涉信号的载波分量，当噪声的功率随频率衰减时，该方法可提高解调算法的分辨率，与广泛应用于光学干涉型传感器的相位解调算法为PGC算法相比，还具有可无微分运算子、闭环结构能够保证相位解调的长期稳定性并对激光器稳定性的要求相对较低，同时也降低了解调精度对光电转换等元件的精度性能和稳定性的要求等优点。

附图说明

图1为一种相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法的流程图。

图2为一种相位载波式激光干涉信号双频点闭环解调方法的实验装置图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。