干涉型光纤水听器抗信号衰落技术的研究

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传感器和传感技术的应用带动了现代科学技术的飞速发展,干涉型光纤水听器是20 世纪70 年代末发展起来的一种新型水声传感器,其特点是抗干扰能力强、灵敏度高、动态范围大。近年来,光纤水听器技术在理论研究和工程应用方面得到了一定的发展,并逐步开始应用于声纳系统、海洋探测、石油勘探等领域。但是,相位随机漂移和偏振态随机变化而导致的信号衰落问题,一直是光纤水听器系统研究的主要内容。 本文主要研究干涉型光纤水听器的相位随机漂移和偏振态随机变化而导致的信号衰落问题。首先分析了光纤的相位调制机理和基于Mach-Zehnder 干涉仪的干涉型光纤水听器的基本原理。其次研究了PGC(Phase Generation Carrier)零差检测技术消除相位随机变化导致信号衰落的原理。外界环境干扰引起干涉仪的相位随机漂移,导致输出信号衰落严重,甚至完全消隐。在多种干涉型光纤水听器信号检测技术中,PGC 调制与解调技术检测动态范围大、频带宽、适宜检测微弱信号,能有效拟制随机干扰信号导致的相位衰落。本文在理论研究的基础上进行了计算机仿真实验,证明了PGC 零差检测技术方法的可行性,并仿真验证了调制频率与待测信号幅度和频率之间相互制约的关系。最后,对困扰光纤水听器系统稳定工作的另一主要因素“光波偏振态随机变化引起的信号衰落”从理论上进行了数学分析和研究。因为光波的偏振态随机变化会导致干涉仪输出信号的相应变化,甚至输出信号为零的状态,本文用计算机仿真图形分析了信号衰落的各种情况。同时利用Jones 矩阵对分集检测技术消偏振衰落的原理进行了研究,对n 路检测信号采取了不同的处理方法,最终采用了平方取和方法,提出了自己的研究见解,并用Jones 矩阵详细论述了了3 态偏振膜消偏振衰落的原理,进行了仿真试验,证明了方案的可行性。
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