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干涉型光纤水听器相位载波调制解调中信号混叠产生的机理及解决方案
          
Physical Mechanism and Solution of Aliasing in Phase Generated Carrier Modulation-Demodulation of Interferometric Fiber-Optic Hydrophone

摘    要
信号混叠是制约基于相位载波调制解调的光纤水听器系统走向应用的一个关键问题。对信号混叠产生的机理进行了详细的理论分析和仿真,结果表明,提高光源调制频率和降低探头灵敏度都无法有效解决光纤水听器实际应用中遇到的高频干扰引起的混叠问题。基于声学滤波器原理,提出了一种新颖的声低通滤波解决方案。设计并加工制作了一种简单的声低通滤波光纤水听器,在驻波罐中对其声压灵敏度频响进行了测量。实验结果表明,该光纤水听器在测量频带上具有较好的声低通滤波特性,低频声压灵敏度约为-140 dB(0 dB=1 rad/μPa),高频衰减大于20 dB,对高频干扰有较强的抑制能力。该方案十分简单经济,能从根本上有效地解决相位载波调制解调中的信号混叠问题。
标    签 光纤传感器   光纤水听器   信号检测   相位载波调制解调   fiber sensor   fiber-optic hydrophone   signal detection   phase generated carrier modulation-demodulation  
 
Abstract
Signal aliasing is one of puzzling questions of a practical fiber-optic hydrophone system based on phase generated carrier (PGC) modulation-demodulation. The physical mechanism of signal aliasing is analyzed theoretically and simulated by computer. The results show that increasing the modulation frequency and lowering the sensitivity of the fiber-optic hydrophone cannot effectively resolve the signal aliasing induced by high-frequency interfering signal. A novel acoustic low-pass filtering scheme is proposed based on the principle of acoustic low-pass filters. A simple fiber-optic hydrophone with an acoustic low-pass filter is designed and fabricated. The acoustic pressure phase sensitivity is measured in a standard standing-wave duct. The experimental results show that the fiber-optic hydrophone has fine characteristics of acoustic low-pass filtering, and can restrain the high-frequency interfering signal strongly. The low-frequency acoustic sensitivity is about -140 dB (0 dB=1 rad/μPa), the attenuation of high frequency is bigger than 20dB. The scheme is very simple and economical, can be used to eliminate the signal aliasing in a practical phase generated carrier modulation-demodulation system effectively.

中图分类号 TB133 TB565+.1

 
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所属栏目 仪器、测量与计量

基金项目 国家863计划(2006AA09Z121)和国防科技大学优秀研究生创新项目(0623)资助课题。

收稿日期 2007/3/5

修改稿日期 2007/6/13

网络出版日期

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备注王泽锋(1980-),男,湖南临武人,博士研究生, 主要从事光纤传感技术方面的研究。

引用该论文: Wang Zefeng,Hu Yongming,Meng Zhou,Ni Mini,Xiong Shuidong. Physical Mechanism and Solution of Aliasing in Phase Generated Carrier Modulation-Demodulation of Interferometric Fiber-Optic Hydrophone[J]. Acta Optica Sinica, 2008, 28(1): 92~98
王泽锋,胡永明,孟洲,倪明,熊水东. 干涉型光纤水听器相位载波调制解调中信号混叠产生的机理及解决方案[J]. 光学学报, 2008, 28(1): 92~98


被引情况:


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【10】王延,何俊,李芳,刘育梁, "基于相位载波解调法的多通道光纤激光传感系统相位一致性研究",中国激光 37, 1542-1546(2010)

【11】王泽锋,胡永明,孟洲,罗洪,倪明, "液体粘滞系数对声低通滤波光纤水听器声学特性的影响",光学学报 29, 2018-2021(2009)

【12】王泽锋,胡永明, "一种新型的抗混叠滤波光纤水声传感器",光学学报 29, 65-69(2009)

【13】张楠,孟洲,饶伟,熊水东, "干涉型光纤水听器数字化外差检测方法动态范围上限研究",光学学报 31, 806011--1(2011)

【14】蒋鹏,张楠,熊水东,倪明, "光强扰动对干涉型光纤传感器外差解调的影响",光学学报 33, 106004--1(2013)

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