基于Labview的光纤传感器相位解调技术

文章摘要：图4b单路平方波形 图4c一路信号与另两路微分信号之差的乘积 图4d最终解调信号 图4信号为Pa( t)=3π×sin(2πf t),f = 100 Hz时解调过程中各节点波形 3. 2. 2叠加谐波时信号的解调 考虑到实际信号的复杂谐波构成,必须考虑解调程序在包含高次谐波时执行的情况1当原始信号为, Pc(t)=4π×sin (2πf t) +π×sin(12πf t) , f=100 Hz时, 原始谐波信号与解调信号如图5所示1由图5可见,软件解调可以恢复由谐波组成的原始波形。图5a原始谐波信号 图5b解调谐波信号 图5原始信号为Pb ( t) = 4π×sin(2πf t) +π×sin

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图4b　单路平方波形

图4c　一路信号与另两路微分信号之差的乘积

图4d　最终解调信号
图4　信号为Pa( t)=3π×sin(2πf t),f = 100 Hz时解调过程中各节点波形

3. 2. 2　叠加谐波时信号的解调
　　考虑到实际信号的复杂谐波构成,必须考虑解调程序在包含高次谐波时执行的情况1当原始信号为, Pc(t)=4π×sin (2πf t) +π×sin(12πf t) , f=100 Hz时, 原始谐波信号与解调信号如图5所示1由图5可见,软件解调可以恢复由谐波组成的原始波形。

图5a　原始谐波信号

图5b　解调谐波信号
图5　原始信号为Pb ( t) = 4π×sin(2πf t) +π×sin (12πf t) ,f = 100Hz时解调图

3. 2. 3　探测器响应不均衡时信号的解调
　　由于探测器的光电响应物理特性不尽相同,可能导致3个探测电压(Um )出现偏差。现假设3路探测电压相差10%,当原始信号为Pc ( t) = 2π×sin (2πf t) , f = 100 Hz时,解调信号波形如图6所示。可见,当3路探测信号出现较小的不平衡时,解调软件可以基本完整的恢复原始波形。

3. 2. 4　3 ×3耦合器各端口相位差偏离2π/3时信号的解调
　　实际光耦合器的光功率分配比不可能达到理想状态,因此会导致相位差不准确1假设功率分配比不同导致相位差偏离2π/3达到10%即π/15,当原始信号为Pd(t) = 2π×sin (2πf t) , f = 100Hz时,解调信号波形如图7所示。从解调结果可知,较小的光功率分配不均衡对解调造成的影响可以忽略。

图6　原信号为Pc( t)且三路探测器响应度偏差10%时的解调波形


图7　原信号为Pd( t)且耦合器端口相位差偏离理想值10%时的解调波形

3. 2. 5　不同频率信号的解调波形
　　考虑到信号频率可能覆盖较大的范围,因此采用多种频率的原始信号进行解调测试,结果如图8所示。对于0～2KHz频率范围内的原始信号,这种软件解调方法均能实现完整的解调恢复。

图8a　f = 5Hz解调信号

图8b　f = 100Hz解调信号

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