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文章编号:1002-2082(2007)01-0086-06
干涉型光纤传感器信号检测技术的研究
王泽锋, 罗 洪, 胡永明
(国防科技大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073)
摘 要: 光纤传感器是一种高灵敏度传感器,而信号检测技术是它的关键技术之一。介绍了干涉
型光纤传感器的信号检测方法。首先简单分析了干涉型光纤传感器相位衰落现象产生的物理机
制,然后分别介绍了各种抗相位衰落信号检测方法的基本工作原理和特点,着重讨论了其中几种
主要的方法,详细分析了它们的优缺点、应用场合以及技术难点。最后对各种检测方法的主要性能
进行了比较,并对它们的发展前景做了展望。
关键词: 光纤传感器;信号检测;相位跟踪检测;合成外差;差分延迟外差
中图分类号:TN25 文献标志码:A
S ignal detection technique for fiber
-
optic interferometric sensors
W A N G Ze-feng, L U O H ong, H U Y ong-m ing
(
N ational U niversity ofD efence T echnology
,
C hangsha
410073,
China
)
Abstract
: T he fiber-optic sensor is a high sensitive sensor and signal detection technique is one
of its key techniques
.
Som e signal detection m ethods of fiber
-
o ptic sen sors are su m m arized in
this paper. T he principle of the phenom ena of phase induced signalfade in in te rfe ro m e tric fib e r-
optic sensors is analyzed
.
T he basic operation principles and characteristics of variou s anti
-
ph ase
induced signal fade detection m ethods are introduced. Several typical m eth od s are an aly zed .
T heir m ain perform ances are evaluated and the future of the above m entioned m ethods is
predicted.
Key words
:
fib er
-
optic sensor
;
signal detection
;
phase
-
track ing detection
;
syn thetic
heterodyne; differential delay heterodyne
引言
自 20 世纪 70 年代以来,光纤传感器作为一门
新的技术日益受到人们的重视。由于它具有灵敏度
高、动态范围大、检测频带宽、结构设计灵活、耐高
压高温、抗电磁干扰、抗腐蚀性强等诸多优点,被广
泛地应用到各种信号的检测中。此外,其与光纤通
信技术固有的兼容性使得它可以获得更迅速的发
展
[1-3 ]
。虽然基于各种原理的光纤传感器已经被演
示验证成功,但其中被认为最有发展前途的是基于
相干检测技术的干涉型光纤传感器
[2]
。因为它灵敏
度高,而且便于复用。
当光纤受到外界扰动时,干涉仪输出一个相位
调制信号,通过检测相位的变化,就可以获得传感
信号。由于干涉仪输出的相位调制信号与相位的变
化成非线性关系,而且受到温飘、压力波动、机械抖
动等因素的影响,信号会随机涨落,出现所谓的相
位衰落现象
[1, 3]
,使得干涉型光纤传感器的信号检
测比一般的复杂很多。20 多年来,伴随着光纤传感
器的发展,出现了各式各样的信号检测技术。下面
我 们将对相位衰落现象产生的物理机制和各种抗
收稿日期:2005-11-07; 修回日期:2006-02-27
作者简介:王泽锋(1980- ),男,湖南省临武县人,博士研究生,主要从事光纤信息技术和光纤传感技术的研究工作。
E
-
mail
:
hotrosem aths
@163.
com
2007 年 1 月
JournalofA pplied O ptics
Jan
.,2007
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