高灵敏度光纤声压传感器检测技术的研究

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干涉型光纤传感器是一门涉及到光学、光电子学、精密机械、加工技术、信号处理等多个学科领域的新兴学科,由于其具有极高的声压灵敏度、大的动态范围、超宽频带的响应范围,因而受到各国的重视,成为光纤传感研究领域里的热门方向之一。 论文首先阐述了光纤在声信号检测时将声压变化转换为光纤中相位变化的理论,推导出了声压灵敏度的公式,并分析了影响灵敏度的一些因素。 然后,本文设计了光纤声压传感器的检测系统。通过数学推导,基于M-Z干涉仪的原理,详细分析了用PZT调制实现相位载波的信号检测和直接调制光源实现相位载波的信号检测这两种解调方案。并理论分析了影响解调信号稳定性的主要因素,即低通滤波器和载波频率对信号的约束;提出了不能通过用干涉信号的峰值或峰峰值检测来控制自动增益控制(AGC)电路增益的方法消除偏振衰落对输出信号的影响;仿真计算了贝塞尔函数展开的最佳C值。 最后,使用matlab编程软件和simulink仿真软件包对光纤声压传感器检测系统进行了仿真,信号经过混频,低通滤波,高通滤波,微分,积分,相乘,相减等模拟运算后,得到了与被测声信号成正比的检测信号,仿真软件还对系统的动态范围和C值的选择进行了论证。最后,提出了一种除法型AGC方案以稳定输出信号的幅度。
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