基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列解调方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Fizeau干涉的大规模拉丝塔光纤光栅水声传感阵列的解调方法及系统，该系统包括光源、信号发生器、声光调制器、光纤掺铒放大器、第一光纤环形器、参考传感器、光纤光栅水声传感阵列、第二光纤环形器、3×3耦合器、相位调制器、法拉第旋转镜、光电探测器和工控机。本发明专利技术利用信号发生器驱动相位调制器对阵列信号进行外调制，通过设置独立参考传感器对水声传感阵列进行信号交叉相乘解调，然后通过反正切以及信号补偿实现对水声信号的测量。本发明专利技术具备的自参考传感器将极大程度地提高解调信号稳定性，不受调制深度、载波频率漂移影响，同时降低了硬件成本，为长时间、多传感器同步解调等水声探测应用提供了一种新的解决方案。

Demodulation Method and System of Fiber Bragg Grating Underwater Acoustic Sensor Array Based on Fizeau Interference

The invention discloses a demodulation method and system of large-scale fiber Bragg grating underwater acoustic sensor array based on Fizeau interference. The system includes light source, signal generator, acoustooptic modulator, fiber erbium-doped amplifier, first fiber ring, reference sensor, fiber Bragg grating underwater acoustic sensor array, second fiber ring, 3*3 coupler, phase modulator, Faraday rotation. Rotating mirror, photoelectric detector and industrial computer. The present invention uses a signal generator to drive a phase modulator to modulate the array signal, sets an independent reference sensor to multiply and demodulate the signal of the underwater acoustic sensor array, and then realizes the measurement of the underwater acoustic signal by arc tangent and signal compensation. The self-reference sensor provided by the invention will greatly improve the stability of the demodulation signal, not affected by the modulation depth and carrier frequency drift, and reduce the hardware cost, thus providing a new solution for underwater acoustic detection applications such as long-time, multi-sensor synchronous demodulation, etc.

【技术实现步骤摘要】
基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列解调方法及系统
本专利技术属于光纤传感
，涉及一种基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列解调方法。
技术介绍
采用光纤光学方法进行水声探测具有高灵敏度、抗电磁干扰、传感探头无源而安全可靠、易于组网等众多优势，同时对低频信号又可实现远距离探测，因此在水下目标探测、海底石油监测、海洋观测网等领域具有非常重要的应用前景。水声传感测量采用基于Fizeau干涉传感器与传统光纤光栅传感单元的不同之处在于，阵列中光纤光栅用作光脉冲反射节点而不是传感单元，传感单元是光纤光栅之间的光纤。当水声信号作用在传感单元时，光纤会发生形变导致内部所传输的光脉冲相位发生变化。通过解调算法检测相位变化量即可解调水声信号。光纤水声传感器进行水声探测时，需要保证较大的声压相位灵敏度，同时对于阵列传感单元要有较好的相位一致性，以及整个传感阵列能拥有较高的复用数量。文献1[D.J.HillandG.A.Cranch,“GaininhydrostaticpressuresensitivityofcoatedfiberBragggrating,”ElectronicsLett本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列的解调系统，其特征在于，包括光源(1)、信号发生器(2)、声光调制器(3)、光纤掺铒放大器(4)、第一光纤环形器（5）、参考传感器(6)、光纤光栅水声传感阵列(7)、第二光纤环形器（8）、 非平衡干涉仪、光电探测器(13)和工控机(14)；其中，非平衡干涉仪包括3×3耦合器(9)、相位调制器(10)、第一法拉第旋转镜(11)、第二法拉第旋转镜(12)，非平衡干涉仪臂长差等于光栅间距；相位调制器(10)设置在3×3耦合器(9)和第二法拉第旋转镜(12)之间；光源(1)发出的窄线宽连续光进入由信号发生器(2)驱动的声光调制器(3)中调制成脉冲光，脉...

【技术特征摘要】
1.一种基于Fizeau干涉的光纤光栅水声传感阵列的解调系统，其特征在于，包括光源(1)、信号发生器(2)、声光调制器(3)、光纤掺铒放大器(4)、第一光纤环形器（5）、参考传感器(6)、光纤光栅水声传感阵列(7)、第二光纤环形器（8）、非平衡干涉仪、光电探测器(13)和工控机(14)；其中，非平衡干涉仪包括3×3耦合器(9)、相位调制器(10)、第一法拉第旋转镜(11)、第二法拉第旋转镜(12)，非平衡干涉仪臂长差等于光栅间距；相位调制器(10)设置在3×3耦合器(9)和第二法拉第旋转镜(12)之间；光源(1)发出的窄线宽连续光进入由信号发生器(2)驱动的声光调制器(3)中调制成脉冲光，脉冲光通过光纤掺铒放大器(4)放大后，再经过光纤环形器(5)进入到参考传感器(6)和光纤光栅水声传感阵列(7)中，经过光纤光栅水声传感阵列(7)反射回来的脉冲序列经第二光纤环形器(8)、进入到非平衡干涉仪，第一法拉第旋转镜(11)和第二法拉第旋转镜(12)对反射回来的脉冲序列进行光程补偿，使相邻两个反射脉冲在3×3耦合器(9)中发生干涉，3×3耦合器(9)输出的三路干涉信号经过光电探测器(13)转化为电信号，最终进入到工控机(14)进行数据采集与信号处理；参考传感器(6)为振动和温度减敏封装结构，与光纤光栅水声传感阵列(7)隔绝；该解调系统工作时，仅光纤光栅水声传感阵列(7)置于液体中。2.根据权利要求1所述的基于Fizeau干涉光纤光栅水声传感阵列的解调系统，其特征在于，用脉冲激光器替代光源(1)、信号发生器(2)和声光调制器(3)。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：周次明，庞彦东，范典，徐倩楠，陈希，赵晨光，姜德生，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42