一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法，包括：(1)对两信道进行波长扫描，得到经声学编码的具有固定相位差的两路光谱数据；(2)对两路光谱数据进行三角拟合，得到对应的静态光谱函数；(3)根据光谱数据、静态光谱函数及拟合参数，解算得到波长域相位变化信号x(λ)；(4)根据波长扫描速度，将波长域相位变化信号x(λ)转化为时间域相位变化信号y(t)。本发明专利技术将声场信息编码到传感光谱上，使得经声学编码后的光谱数据与对应的静态光谱函数在受到外部环境不稳定因素扰动时经历同样的相位变化，因此从光谱中重建声信号波形时解调结果为声波导致的相位变化，而不是绝对相位值，具有对环境扰动不敏感的特征。

A phase demodulation method for fiber optic acoustic sensor based on spectral acoustic coding

The invention discloses a phase demodulation method of optical fiber acoustic sensor based on spectral acoustics coding, which comprises: (1) wavelength scanning of two channels to obtain two acoustic encoded spectral data with fixed phase difference; (2) trigonometric fitting of two spectral data to obtain corresponding static spectral function; (3) according to light. The phase change signal x (lambda) in the wavelength domain is obtained by spectral data, static spectral function and fitting parameters; (4) the phase change signal x (lambda) in the wavelength domain is transformed into the phase change signal Y (t) in the time domain according to the wavelength scanning speed. The present invention encodes the acoustic field information into the sensing spectrum so that the acoustically encoded spectral data and the corresponding static spectral function undergo the same phase change when disturbed by unstable factors in the external environment. Therefore, the demodulation result of reconstructing the acoustic signal waveform from the spectrum is the phase change caused by the acoustic waveguide, not the absolute change. Phase values, which are insensitive to environmental perturbations.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法
本专利技术属于光纤传感
，更具体地，涉及一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法。
技术介绍
近年来，随着自然灾害预警、结构健康监测以及水下声学通信等工程应用的发展，声波传感技术受到了广泛研究。与传统的电学式或机械式传感器相比，利用反射膜片构成光学微谐振腔形式的光纤声传感器具有体积小，重量轻，抗电磁干扰，耐腐蚀以及易于组网复用等优点。对声信号的准确测量在结构健康监测、地震灾害预警、管道泄漏监测、水下声呐探测等工程应用场合有着重要的应用。为了实现对声信号的准确测量，国内外研究人员针对薄膜型光纤声传感器信号解调方法开展了大量的研究。相位解调方法是一种常用的解调方法，其中，相位生成载波调制(PGC)、3×3耦合器解调法或正交双波长解调方法的应用最为广泛，这些相位解调技术精度高，但较为复杂；此外，这些常见的相位解调技术的解调结果都是光谱的绝对相位值，而光谱相位同样会受到外部环境不稳定因素的扰动，因此这些技术同样具有环境不稳定性。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对光纤声传感器的两路光信号进行波长扫描以实现对传感光谱的声学编码，并获取经声学编码后的第一光谱数据S1(λ)和第二光谱数据S2(λ)；(2)对第一光谱数据S1(λ)进行三角拟合得到第一静态光谱函数S01(λ)，对第二光谱数据S2(λ)进行三角拟合得到第二静态光谱函数S02(λ)；当光谱数据经历相位变化时，经三角拟合得到的对应的静态光谱函数会经历相同的相位变化；(3)根据步骤(1)获取到的光谱数据以及步骤(2)获取到的静态光谱函数，解算各波长处由声波引入的相位变化，得到波长域相位变化信号x(λ)；(4)根据波长扫...

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对光纤声传感器的两路光信号进行波长扫描以实现对传感光谱的声学编码，并获取经声学编码后的第一光谱数据S1(λ)和第二光谱数据S2(λ)；(2)对第一光谱数据S1(λ)进行三角拟合得到第一静态光谱函数S01(λ)，对第二光谱数据S2(λ)进行三角拟合得到第二静态光谱函数S02(λ)；当光谱数据经历相位变化时，经三角拟合得到的对应的静态光谱函数会经历相同的相位变化；(3)根据步骤(1)获取到的光谱数据以及步骤(2)获取到的静态光谱函数，解算各波长处由声波引入的相位变化，得到波长域相位变化信号x(λ)；(4)根据波长扫描的扫描速度v，将波长域相位信号x(λ)转换为记录各时间点由声波引入的相位变化的时间域相位变化信号y(t)。2.如权利要求1所述的基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法，其特征在于，所述第一光谱数据S1(λ)和所述第二光谱数据S2(λ)之间存在固定的相位差，并且所述第一光谱数据S1(λ)和所述第二光谱数据S2(λ)之间的相位差不是π的整数倍。3.如权利要求1或2所述的基于光谱声学编码的光纤声传感器相位解调方法，其特征在于，所述第一静态光谱函数S01(λ)和所述第二静态光谱函数S02(λ)的表达式如下：其中，β0为光谱数据的空间角频率，为光谱数据的初始相位，为所述第一光谱数据S1(λ)和所述第二光谱数据S2(λ)...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁平，傅鑫，倪文军，廖浩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42