法布里—珀罗干涉型光纤麦克风PGC解调技术研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laijiren_ruby1
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光纤空气声波传感器相对于传统的电麦克风具有灵敏度高,测量动态范围广,抗干扰能力强的优点,满足在环境条件恶劣的情况下,对声波信号高质量检测,目前对光纤声波传感器的研究已成为光纤传感领域的研究热点之一。本文针对基于法布里-珀罗干涉型结构的光纤麦克风,对其解调方法和解调性能等方面进行了研究,主要内容如下:1.详细分析理想相位生成载波(Phase Generated Carrier,简称PGC)算法,利用Simulink仿真工具,验证算法的可行性。确定调制频率、采样率、滤波器过渡带宽与解调动态范围之间的关系,并通过大量数据仿真,验证关系的正确性。2.针对工程应用中,采用DFB(Distributed Feed Back)激光器的光频内调制方案,利用理想的PGC解调方法,解调信号出现多次谐波问题。经过分析,提出利用载波二倍和三倍载波频率来解调信号的改进方案,消除多次谐波。另外,通过相位补偿,解决系统延时对解调信号的影响。在多频解调情况下,验证解调信号满足群延时特性。3.制作光纤麦克风解调系统硬件电路,编写FPGA(Field Programmable Gate Array)底层驱动程序和DSP(Digital Signal Processing)算法。激光器驱动电路对激光器的工作电流和温度严格限制,保护激光器不受损坏。核心控制电路采集数据、进行算法处理、输出音频信号,严格控制时序,实时解调。4.对光纤麦克风解调系统的各方面性能进行测试,测得音频输出信号系统线性响应度良好,线性响应误差为0.21%;在3kHz-10kHz范围内,系统频率响应误差小于3dB;系统在1kHz处,能检测的最小声压为2mPa,即-54dB@1kHz。实验结果表明,此套麦克风信号解调系统能满足基本的声波信号测量要求。
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