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基于3×3耦合器的双马赫-曾德尔干涉仪数字化相位解调
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TH744.3[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]天津大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.61240038)
中文摘要:

由于马赫-曾德尔(Mach Zehnder)光纤干涉传感系统的定位精度在实际应用中受到初始相位偏移的影响,本文针对系统的光路结构,提出了一种基于3×3耦合器的被动数字化解调方法.利用3×3耦合器的2路输出信号构成椭圆曲线,在约束条件下对信号系数进行最小二乘拟合,然后采用微分交叉相乘法解调出相位信号.与传统的解调方法相比,提出的方法降低了对耦合器高对称性的要求,不需限制其它参数;约束条件下椭圆拟合的鲁棒性好,尤其是对于椭圆度较差的数据点具有很强的适应能力,适用于微弱振动信号的解调.仿真结果和现场实验数据证明该方法切实有效,运算量小,利用现场数据解调出的相位信号相关性达到0.992 0;互相关计算显示其在总长43 km的管道上的定位误差为81.2m,有效提高了系统性能.

英文摘要:

As the locating accuracy of a Mach-Zehnder fiber sensing system is effected by the initial phase shift in practical use, a passive digitalized demodulation method based on 3 × 3 fiber couplers was proposed according to the optical path structure. First, two outputs of the 3 × 3 couplers were used to form an ellipse curve, and then the signal coefficients were estimated by Least Square Method under constraints. Finally, the required phase signal was demodulated by differential and cross-multi-plication. Compared with traditional demodulation methods, it lowers the requirements for the symmetry of couplers, and imposes no extra limits on other parameters. The ellipse fitting is robust under constraints, especially adaptable to those data less ideal in ellipse shapes. Simulation and field experiment prove that the method with a small computation is feasible and practical. The demodulated phase signal correlation is 0. 992 0 and the position error is 81.2 m over a pipeline with a length of 43 km.The digitalized demodulation method virtually enhances the system function, and shows considerable application values.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699